专利名称：具有液体检测功能的容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有液体检测功能(主要是剩余墨水检测功能)的容器，其适用于诸如喷墨打印机之类的液体喷射装置。
背景技术：
作为传统液体喷射装置的代表示例，已知一种包括用于打印图像的喷墨打印头的喷墨打印机。其他液体喷射装置的示例可以包括包括用于制造液晶显示器等的色彩过滤器的颜料喷射头的装置，包括用于形成有机EL显示器、场发射显示器(FED)等的电极的电极材料(导电糊)喷射头的装置，包括用于制造生物芯片的活性有机材料喷射头的装置，以及包括作为精确移液管的样品喷射头的装置。
在作为液体喷射装置代表示例的喷墨打印机中，托架包括喷墨打印头，所述喷墨打印头具有用于对压力产生腔施压的施压单元和将受压的墨水作为墨滴喷射的喷嘴口。喷墨打印机具有这样的结构，其中墨水容器中的墨水通过流动通路被连续供应到打印头，因此连续进行打印工作。墨水容器被构造为可拆卸的盒，例如在墨水用完时用户可以更换该盒。
传统上，作为墨盒的墨水消耗的管理方法，已知这样一种方法，其中从打印头喷射的墨滴数或通过维护所吸收的墨水量在软件中累计以计算墨水消耗量，并已知这样一种方法，其通过安装用于检测墨盒中液面的电极来管理实际消耗了预定墨水量时的时间点。
但是，在软件中累计喷射墨滴的次数或墨水量来计算墨水消耗量的管理方法存在如下问题。一些头在喷射的墨滴中表现出重量变化。墨滴的重量变化对于显示质量没有影响。但是考虑由于该偏差造成的墨水消耗量的误差被累积的情况，墨盒用墨水以及余量墨水一起填充。所以，根据各个墨盒的不同，残留了与余量墨水同样多的墨水。
另一方面，在用电极管理墨水被消耗完的时间点的方法中，可以检测到墨水的实际量，使得可以以高可靠性管理墨水的残余量。但是，因为墨水液面的检测依赖于墨水的导电性，所以存在这样的缺陷，即所检测的墨水种类是有限的，并且电极的密封结构变得复杂。此外，具有优异导电性和耐腐蚀性的贵金属常被用作电极材料。因此，墨盒的制造成本升高。此外，因为需要安装两个电极，所以增加了制造工艺的数量，由此制造成本升高。
所以，开发来解决上述问题的设备在专利文献1中作为压电设备(下面称为传感器单元)被公开。当在面对振动板(压电元件堆叠在其上)的腔内存在和不存在墨水时，通过使用由强迫振动后振动板的残余振动(自由振动)所产生的残余振动信号的共振频率的变化，传感器单元监测墨盒中的墨水的残余量。
专利文献1JP-A-2001-146030在专利文献1所公开的技术中，因为允许传感器单元的腔直接面对盒的墨水存储腔，所以传感器单元可能受到混入墨水中的气泡或诸如墨水波动之类的噪声的影响，从而降低检测精度。
发明内容
本发明是考虑到上述情况而进行设计的。
本发明的一个优点是提供一种具有液体检测功能的容器，其可以几乎不受墨水的波动或墨水中的气泡的影响以提高检测精度。
本发明的另一个优点是其提供了一种能够可靠判断液体是否存在的液体传感器和包括该液体传感器的液体容器。通过简化振动模式以提高检测灵敏度并进一步减小接收自液体的振动的影响，来判断液体的存在。
(1)在一个说明性而非限制性的实施例中，一种容器包括容器主体，其具有用于将存储在其中的液体输送出去的输送通道；布置在所述输送通道的端部附近的缓冲器室；和布置成面对所述缓冲器室的传感器单元。在此，所述传感器单元具有传感器芯片，并且所述传感器芯片包括与所述缓冲器室连通的传感器腔；振动板，其封闭所述传感器腔的同与所述缓冲器室连通一侧相对的开口侧；和压电元件，其布置在所述振动板的与面对所述传感器腔的表面相对的表面上，通过所述振动板向所述传感器腔和所述缓冲器室发射振动波，接收从所述缓冲器室返回的反射波，并将所述反射波转换成电信号。优选地，定义为所述缓冲器室容量变化的容易程度的所述缓冲器室的柔量值被设定为所述传感器腔的柔量值的至少十倍。
(2)根据(1)的容器，其中所述缓冲器室的与所述振动板相对的壁表面被开口，所述开口用具有柔性的密封膜封闭，所述缓冲器室的柔量值由所述密封膜的弹性给出，并且所述传感器腔的柔量值由所述振动板的弹性给出。
(3)根据(2)的容器，其中所述缓冲器室包括两个缓冲器室，即其间具有分隔壁的彼此相邻的上游缓冲器室和下游缓冲器室，所述上游缓冲器室的上游部分与所述输送通道的上游侧连通，且所述上游缓冲器室的下游部分通过上游连通通道与所述传感器腔连通，所述下游缓冲器室的上游部分通过下游连通通道与所述传感器腔连通，且所述下游缓冲器室的下游部分与所述输送通道的下游侧连通，并且液体从所述输送通道的所述上游侧流入所述上游缓冲器室，通过所述上游连通通道进入所述传感器腔，从所述传感器腔穿过所述下游连通通道和所述下游缓冲器室，并随后排出到所述输送通道的所述下游侧。
根据说明性的非限制性实施例，因为缓冲器室设置在用于送出液体的输送通道的端部附近，传感器单元布置成面对缓冲器室，传感器单元的传感器芯片向缓冲器室发射振动波，并且传感器单元基于从缓冲器室返回到传感器腔的反射波来检测缓冲器室或传感器腔内的液体，所以可以在几乎不受液体波动或液体中气泡影响的条件下检测残留液体量。
具体而言，因为缓冲器室的柔量值被设定成传感器腔柔量值的至少10倍，所以几乎不吸收由传感器芯片产生的振动，于是可以提高压电元件的反电动势电压，由此进行高灵敏度的检测。
根据说明性的非限制性实施例，因为缓冲器室的与振动板相对的壁表面被开口并且所述开口用具有柔性的密封膜封闭，所以可以简单地提高缓冲器室的柔量值。
根据说明性的非限制性实施例，因为传感器腔构成液体流过的流动通路的一部分，所以可以尽可能防止由于墨水或气泡留滞在传感器腔中而导致的错误检测。
(4)一个说明性而非限制性的实施例的容器包括容器主体，其具有用于将存储在其中的液体输送出去的输送通道；布置在所述输送通道的端部附近的缓冲器室；和布置成面对所述缓冲器室的传感器单元，其中设置在所述传感器单元中的传感器芯片包括与所述缓冲器室连通的传感器腔；振动板，其封闭所述传感器腔的同与所述缓冲器室连通一侧相对的开口侧；和压电元件，其布置在所述振动板的与面对所述传感器腔的表面相对的表面上，通过所述振动板向所述传感器腔和所述缓冲器室发射振动波，接收从所述缓冲器室返回的反射波，并将所述反射波转换成电信号。
所述缓冲器室的尺寸被设定为这样的尺寸，以避免从所述传感器芯片发射的所述振动板与从所述缓冲器室返回的所述反射波的抵消。
(5)根据(4)的容器，其中所述缓冲器室的面对所述振动板的壁表面是开口端，并且其中当从所述传感器芯片发射的所述振动波的波长为λ时，在从所述振动板到所述缓冲器室的所述开口端的振动传播空间之中最影响振动吸收的区域在振动传播方向上的尺寸H被设定为满足以下表达式(1)和(2)中任一个(1)(n×λ/2-λ/8)≤H≤(n×λ/2+λ/8)其中n＝1，2，3，...
(2)0＜H≤λ/8。
(6)根据(4)的容器，其中所述缓冲器室的面对所述振动板的壁表面是封闭端，并且其中当从所述传感器芯片发射的所述振动波的波长为λ时，在从所述振动板到所述缓冲器室的所述封闭端的振动传播空间之中最影响振动吸收的区域在振动传播方向上的尺寸H被设定为满足以下表达式(n×λ/2-λ/4-λ/8)≤H≤(n×λ/2-λ/4+λ/8)其中n＝1，2，3，...。
(7)根据(5)或(6)的容器，其中所述缓冲器室包括其间具有分隔壁的彼此相邻的上游缓冲器室和下游缓冲器室，其中所述上游缓冲器室的上游部分与所述输送通道的上游侧连通，且所述上游缓冲器室的下游部分通过上游连通通道与所述传感器腔连通，其中所述下游缓冲器室的上游部分通过下游连通通道与所述传感器腔连通，且所述下游缓冲器室的下游部分与所述输送通道的下游侧连通，并且其中从所述输送通道的所述上游侧流动的液体从所述上游缓冲器室通过所述上游连通通道被供应到所述传感器腔，并从所述传感器腔通过所述下游连通通道和所述下游缓冲器室被排出到所述输送通道的所述下游侧。
(8)根据(7)的容器，其中所述传感器单元液密配合安装到的传感器接纳壁布置在所述传感器单元与所述上游缓冲器室和下游缓冲器室之间，其中所述传感器单元具有金属的传感器基座和树脂的单元基座，所述传感器芯片安装并固定在所述传感器基座上，所述传感器基座安装并固定在所述单元基座上，并且当所述传感器单元除了所述传感器芯片之外也安装在所述传感器接纳壁上时所述单元基座与所述传感器接纳壁液密接触，其中所述上游连通通道和下游连通通道形成在所述传感器基座、所述单元基座和所述传感器接纳壁中，其中所述上游连通通道和下游连通通道是具有比所述上游缓冲器室和下游缓冲器室更小的流动通路截面的窄流动通路，并且其中除作为窄流动通路的所述上游连通通道和下游连通通道之外的所述上游缓冲器室和下游缓冲器室是最影响振动吸收的区域。
根据说明性的非限制性实施例，因为缓冲器室设置在用于送出液体的输送通道的端部附近，传感器单元布置成面对缓冲器室，传感器单元的传感器芯片向缓冲器室发射振动波，并且传感器单元基于从缓冲器室返回到传感器腔的反射波来检测缓冲器室或传感器腔内的液体的存在，所以可以在不受液体波动或液体中气泡影响的情况下检测残留液体量。
具体而言，因为缓冲器室的尺寸被设定为这样的尺寸，以避免从传感器芯片发射的所述振动板与从缓冲器室返回的反射波的抵消，所以可以在难以吸收反射波的条件下由振动板接收反射波。结果，可以提高压电元件的反电动势电压，由此进行高灵敏度的检测。
在此，例如当缓冲器室的面对所述振动板的壁表面是开口端(当壁表面被开口并用柔性膜覆盖)时，可以通过设定所包括尺寸来减小振动吸收，由此提高灵敏度。
此外，当缓冲器室的面对所述振动板的壁表面是封闭端(当壁表面用刚性壁封闭)时，可以通过设定所包括尺寸来减小振动吸收，由此提高灵敏度。
根据说明性的非限制性实施例，因为传感器腔构成液体流过的流动通路的一部分，所以可以尽可能防止由于墨水或气泡留滞在传感器腔中而导致的错误检测。
根据说明性的非限制性实施例，因为传感器芯片布置在由金属制成的传感器基座上，传感器基座布置在由树脂制成的单元基座上，单元基座布置在传感器接纳壁上，并且传感器腔与缓冲器室彼此通过分别形成于传感器基座、单元基座和传感器接纳壁中的连通通道连通，所以可以不受墨水波动或墨水中气泡的影响而精确地检测残留墨水量。此外，因为由金属制成的传感器基座置于由树脂制成的单元基座和传感器芯片之间，所以可以提高声学特性。另外，因为连通通道是窄流动通路，所以仅仅通过将缓冲器室的尺寸设定为声学特性中的最优条件，就可以在小吸收的条件下由振动板接收反射波。所以，可以保持高灵敏度。
(9)一个说明性而非限制性的实施例的容器包括容器主体，其具有用于将存储在其中的液体输送出去的输送通道；布置在所述输送通道的端部附近的缓冲器室；和布置成面对所述缓冲器室的传感器单元，其中设置在所述传感器单元中的传感器芯片包括与所述缓冲器室连通的传感器腔；振动板，其封闭所述传感器腔的同与所述缓冲器室连通一侧相对的开口侧；和压电元件，其布置在所述振动板的与面对所述传感器腔的表面相对的表面上，通过所述振动板向所述传感器腔和所述缓冲器室发射振动波，接收从所述缓冲器室返回的反射波，并将所述反射波转换成电信号，其中所述缓冲器室包括其间具有分隔壁的彼此相邻的上游缓冲器室和下游缓冲器室，其中所述上游缓冲器室的上游部分通过流入开口与所述输送通道的上游侧连通，且所述上游缓冲器室的下游部分通过上游连通通道与所述传感器腔连通，其中所述下游缓冲器室的上游部分通过下游连通通道与所述传感器腔连通，且所述下游缓冲器室的下游部分通过流出开口与所述输送通道的下游侧连通，其中从所述输送通道的所述上游侧流动的液体通过所述流入开口而流入所述上游缓冲器室，通过所述上游连通通道进入所述传感器腔，从所述传感器腔穿过所述下游连通通道和所述下游缓冲器室，并通过所述流出开口排出到所述输送通道的所述下游侧，其中所述流入开口与所述上游缓冲器室连通，并且其中垂直于所述上游缓冲器室中的墨水流的流动通路截面被设定为这样的小截面，使得当液体从所述流入开口流到所述传感器腔时，至少宽度或高度可以通过所述液体的表面张力来形成半球形弯月面。
(10)根据(9)的容器，其中所述上游缓冲器室和下游缓冲器室串联布置在水平方向上，其中所述传感器腔通过将所述振动板定位在其上而向下与所述缓冲器室连通，其中所述振动板与所述缓冲器室的下表面相对，且所述传感器腔和所述连通通道位于其间，其中所述流入开口在从所述传感器腔观察偏离视角的隐藏位置处与所述上游缓冲器室的下端连通，并且其中从所述缓冲器室的下表面到上表面的高度被设定为2mm或更小。
(11)根据(10)的容器，其中所述流入开口的直径或相对表面之间的距离被设定在0.6至0.7mm的范围中。
(12)根据(9)至(11)中任一项的容器，其中所述传感器单元液密配合安装到的传感器接纳壁布置在所述传感器单元与所述上游缓冲器室和下游缓冲器室之间，其中所述传感器单元具有金属的传感器基座和树脂的单元基座，所述传感器芯片安装并固定在所述传感器基座上，所述传感器基座安装并固定在所述单元基座上，且当所述传感器单元除了所述传感器芯片之外也安装在所述传感器接纳壁上时所述单元基座与所述传感器接纳壁液密接触，其中所述上游连通通道和下游连通通道形成在所述传感器基座、所述单元基座和所述传感器接纳壁中，并且其中所述上游连通通道和下游连通通道是具有比所述上游缓冲器室和下游缓冲器室更小的流动通路截面的窄流动通路。
(13)根据(9)至(12)中任一项的容器，还包括导向壁，其在所述流入开口与所述上游缓冲器室到所述上游连通通道的出口之间延伸，用于防止液体残留在所述上游缓冲器室的角部处，或用于防止残留在所述角部处的液体从其流出。
(14)根据(13)的容器，还包括导向壁，其在所述下游缓冲器室从所述下游连通通道的入口与所述流出开口之间延伸，并且其在结构上对应于所述上游缓冲器室的所述导向壁。
根据说明性的非限制性实施例，因为缓冲器室设置在用于送出液体的输送通道的端部附近，传感器单元布置成面对缓冲器室，传感器单元的传感器芯片向缓冲器室发射振动波，并且传感器单元基于从缓冲器室返回到传感器腔的反射波来检测缓冲器室或传感器腔内的液体，所以可以在几乎不受液体波动或液体中气泡影响的情况下检测残留液体量。
具体而言，因为垂直于缓冲器室中墨水流的流动通路截面被设定为这样的小截面，使得当液体从流入开口流到传感器腔时，可以通过液体的表面张力在宽度方向和高度方向之一上形成半球形弯月面(空气和液体之间的弯曲边界)，所以可以防止气泡在液体之前被输送到传感器腔的现象。就是说，因为难以产生墨水和空气在传感器芯片之前混和的状态，所以由传感器芯片检测到的波形是稳定的，并且由此容易检测到液体的用尽。
根据说明性的非限制性实施例，因为缓冲器室的高度被设定为2mm或更小，所以可以更可靠地防止气泡侵入到传感器芯片，由此提高检测液体用尽的精度。
根据说明性的非限制性实施例，因为流入开口的直径或用于将液体引入缓冲器室的相对表面之间的距离被设定到0.6至0.7mm的范围，所以可以更可靠地防止气泡侵入到传感器芯片，由此提高检测液体用尽的精度。
根据说明性的非限制性实施例，因为传感器芯片布置在由金属制成的传感器基座上，传感器基座布置在由树脂制成的单元基座上，单元基座布置在传感器接纳壁上，并且传感器腔与缓冲器室彼此通过分别形成于传感器基座、单元基座和传感器接纳壁中的连通通道连通，所以可以不受墨水波动或墨水中气泡的影响而精确地检测残留墨水量。此外，因为由金属制成的传感器基座置于由树脂制成的单元基座和传感器芯片之间，所以可以提高声学特性。另外，因为连通通道是窄流动通路，所以仅仅通过将缓冲器室的尺寸设定为声学特性中的最优条件，就可以在小吸收的条件下由振动板接收反射波。所以，可以保持高灵敏度。
根据说明性的非限制性实施例，因为导向壁设置成在流入开口与上游缓冲器室到上游连通通道的出口之间延伸，用于防止液体残留在上游缓冲器室的角部处，或用于防止残留在所述角部处的液体从其流出，所以可以在检测到液体用尽之后残留液体错误地流入传感器腔时，防止关于墨水存在的错误检测。
根据说明性的非限制性实施例，因为导向壁设置成在下游缓冲器室从下游连通通道的入口与流出开口之间延伸，并且其在结构上对应于上游缓冲器室的导向壁，所以可以使上游缓冲器室和下游缓冲器室的振动特性均匀，由此抑制特性的变化。
(15)一个说明性而非限制性的实施例的容器包括容器主体，其具有用于将存储在其中的液体输送出去的输送通道；一对上游缓冲器室和下游缓冲器室，其串联布置在所述输送通道的端部附近，并在其间具有分隔壁的情况下彼此相邻；和布置成面对上游缓冲器室和下游缓冲器室两者的传感器单元，其中所述传感器单元具有传感器芯片，其中所述传感器芯片包括传感器腔，其与上游缓冲器室和下游缓冲器室两者连通，以形成从所述上游缓冲器室到所述下游缓冲器室的U形通道的一部分；振动板，其封闭所述传感器腔的同与两个缓冲器室连通一侧相对的开口侧；和压电元件，其布置在所述振动板的与面对所述传感器腔的表面相对的表面上，通过所述振动板向所述传感器腔、所述上游缓冲器室和所述下游缓冲器室发射振动波，接收从两个缓冲器室返回的反射波，并将所述反射波转换成电信号，并且其中旁路所述传感器腔的上游侧和下游侧并具有比所述传感器腔更大的流动通路阻力的旁路通道，布置在从所述上游缓冲器室到所述下游缓冲器室的流动通路中。
(16)根据(15)的容器，其中所述上游缓冲器室和下游缓冲器室布置在水平方向上，其中所述传感器腔通过将所述振动板定位在其上而向下与两个缓冲器室连通，并且其中所述振动板在所述传感器腔位于其间的情况下与所述缓冲器室的下表面相对，并且至少一个旁路通道形成在两个缓冲器室的下端。
根据说明性的非限制性实施例，因为缓冲器室设置在用于送出液体的输送通道的端部附近，传感器单元布置成面对缓冲器室，传感器单元的传感器芯片向缓冲器室发射振动波，并且传感器单元基于从缓冲器室返回到传感器腔的反射波来检测缓冲器室或传感器腔内的液体，所以可以在几乎不受液体波动或液体中气泡影响的情况下检测残留液体量。
因为液体从上游缓冲器室通过U形通路流到下游缓冲器室，所以难以允许空气从上游缓冲器室直接流到下游缓冲器室。此外，因为旁路传感器腔的上游侧和下游侧的旁路通道位于从上游缓冲器室到下游缓冲器室的流动通路中，所以可以减小当液体从上游缓冲器室流到下游缓冲器室时的整个流动通路阻力。另外，因为旁路通道的流动通路阻力大于传感器腔的阻力，所以液体必须穿过传感器腔。所以，可以防止在传感器腔中残留液体的状态下液体仅仅流过旁路通道，从而可靠地检测残留液体的存在。
根据说明性的非限制性实施例，因为旁路通道设置在两个缓冲器室的底部处，所以可以允许液体在残留液体量减少的时候，从上游侧通过底部处的旁路通道流到下游侧而不穿过传感器腔。所以，可以防止由于含许多气泡的液体残留在缓冲器室中并在传感器腔中流动而导致的不稳定检测。就是说，因为旁路通道位于缓冲器室的底部处，所以残留在缓冲器室中或穿过传感器腔的气泡量可以减少并且不稳定的检测区域可以减少，由此提高检测精度。此外，因为在下游缓冲器室变空之后，残留在上游缓冲器室中的液体通过底部处的旁路通道排出到下游侧，所以传感器腔的空状态被稳定，由此实现稳定的检测。
(17)一个说明性而非限制性的实施例的液体传感器，包括振动腔形成基部，其具有彼此面对的第一表面和第二表面。用于接纳待检测介质的腔形成为向着所述第一表面开口使得所述腔的底表面可以被振动。另外，液体传感器包括压电元件，其具有第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极形成在所述振动腔形成基部的所述第二表面一侧，所述压电层层叠在所述第一电极上，所述第二电极层叠在所述压电层上。另外，液体传感器包括流动通路形成基部，其层叠在所述振动腔形成基部的所述第一表面一侧。所述流动通路形成基部形成有用于向所述腔供应待检测液体的液体供应通路和用于从所述腔排出待检测液体的液体排出通路。由所述腔、所述液体供应通路和所述液体排出通路限定的空间相对于位于所述液体供应通路和所述液体排出通路之间的区域中存在的腔中心而对称形成。
换言之，该说明性而非限制性实施例的液体传感器层叠在所述振动腔形成基部的所述第一表面一侧，并包括流动通路形成基部，该流动通路形成基部形成有用于向所述腔供应待检测液体的液体供应通路和用于从所述腔排出待检测液体的液体排出通路。因此，通过液体供应通路向腔进行液体供应，并且通过液体排出通路从腔进行液体排出。所以，当液体传感器安装在用于待检测液体的容器等上时，液体传感器的腔不暴露到待检测液体的液体存储空间，使得液体可以通过液体供应通路供应到腔。
这样，构造成当消耗液体时，液体流入液体传感器的液体供应通路和液体排出通路内。因此，即使气泡进入腔，该气泡也被液体的流动从腔的内部挤出。所以，可以防止由腔内气泡聚集而导致的液体传感器的错误检测。另外，液体传感器的检测精度被提高，并且残余液体减少而减少工业上的浪费。
此外，因为腔不必被暴露于液体存储空间，所以可以防止液体通过液面时在腔中形成弯月面。所以，可以防止由于在腔中的液体残余导致的液体传感器的错误检测。此外，腔不被朝向液体存储空间暴露，而是由流动通路形成部分从液体储存空间封闭。因此，根据墨水平面的变化、墨水的存在等，当腔的底表面被强迫振动时在腔的底表面上残留的残余振动的差异变大，于是检测灵敏度变高，从而提高了检测精度并防止了错误检测。
此外，因为由腔、液体供应通路和液体排出通路限定的空间相对于腔的处于液体供应通路和液体排出通路之间的区域中的中心对称地形成，所以由腔、液体供应通路和液体排出通路限定的空间的形状以及在腔的底表面上残留的残余振动的振动模式变得简单。腔是传播腔的底表面上的振动的空间。而且，当腔的底表面被强迫振动时的残余振动的模拟变得容易进行，并且设计和实际之间的差异变小，因此调节操作可以很简单或者检测精度可以被提高。
根据说明性的非限制性实施例，当液体供应通路和液体排出通路分别相对于腔变窄，并且其长度被设定成使得液体的射流量存在于内部时，在液体供应通路和液体排出通路中产生合适的流动通路阻力。因此，防止了通过腔的底表面上的振动产生的腔内压力变化穿过两个缓冲器室被散播，并且产生了适当的残余振动以提高和保证检测精度。
根据说明性的非限制性实施例，在还包括与液体供应通路连通的供应侧缓冲器室和与液体排出通路连通的排出侧缓冲器室的情况下，液体供应通路和液体排出通路被分别开口在供应侧缓冲器室和排出侧缓冲器室中，并且没有被直接开口到储存待检测液体的空间。液体通过液体供应通路和液体排出通路流入和流出腔。因此，即使由于液体的振动等在液体储存空间中产生气泡，这些气泡也被预先地捕集在供应侧缓冲器室和排出侧缓冲器室中，使得其难以进入腔中。所以，可以防止由气泡在腔的内部聚集导致的液体传感器的错误检测。
此外，因为液体通过其流入和流出腔的液体供应通路和液体排出通路没有直接开口到液体储存空间，而是被分别开口到供应侧缓冲器室和排出侧缓冲器室中，所以在液体储存空间中产生的液体压力不会直接作用在腔上。因此，可以防止由液体的振动导致的压力的影响所产生的液体传感器的错误检测。
根据说明性的非限制性实施例，因为供应侧缓冲器室和排出侧缓冲器室相对于腔的中心对称地形成，所以构成两个缓冲器室的构件的形状可以变简单，这些构件的制造变得容易，并且这些构件可以被小型化。
根据说明性的非限制性实施例，当供应侧缓冲器室和排出侧缓冲器室中的每一个都具有腔的至少10倍大的体积时，在液体容器内的液体储存空间中产生的液体的压力变化不会对液体传感器的传感器特性产生任何影响，从而可以防止由于液体的振动等导致的压力的影响所产生的液体传感器的错误检测。此外，因为两个缓冲器室内的压力不会由于腔的底表面上的振动而增大，所以不会产生多余的振动，并且在腔的底表面上残留的残余振动的振动模式变简单，这可以提高检测精度。
(18)一个说明性而非限制性的实施例的液体容器包括容器主体和安装在所述容器主体上的液体传感器，该容器主体具有用于将储存在内部的液体输送到外部的液体输送开口。该液体传感器包括振动腔形成基部，其具有彼此面对的第一表面和第二表面。用于接纳待检测介质的腔形成为向着所述第一表面开口使得所述腔的底表面可以被振动。另外，液体传感器包括压电元件，其具有第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极形成在所述振动腔形成基部的所述第二表面一侧，所述压电层层叠在所述第一电极上，所述第二电极层叠在所述压电层上。另外，液体传感器包括流动通路形成基部，其层叠在所述振动腔形成基部的所述第一表面一侧。所述流动通路形成基部形成有用于向所述腔供应待检测液体的液体供应通路和用于从所述腔排出待检测液体的液体排出通路。由所述腔、所述液体供应通路和所述液体排出通路限定的空间相对于位于所述液体供应通路和所述液体排出通路之间的区域中存在的腔中心而对称形成，并且所述容器主体内的液体通过所述液体传感器的所述液体供应通路供应到所述腔，并从所述腔通过所述液体排出通路排出。
换言之，该说明性而非限制性实施例的液体容器层叠在所述振动腔形成基部的所述第一表面一侧，并包括流动通路形成基部，该流动通路形成基部形成有用于向所述腔供应待检测液体的液体供应通路和用于从所述腔排出待检测液体的液体排出通路。因此，通过液体供应通路向腔进行液体供应，并且通过液体排出通路从腔进行液体排出。所以，当液体传感器安装在液体容器等上时，液体传感器的腔不暴露到液体容器的容器主体内的液体存储空间，使得容器主体内的液体可以通过液体供应通路供应到腔。
这样，构造成当消耗容器主体内的液体时，液体流入液体传感器的液体供应通路和液体排出通路内。因此，即使气泡进入腔，该气泡也被液体的流动从腔的内部挤出。所以，可以防止由腔内气泡聚集而导致的液体传感器的错误检测。
此外，因为腔不必被暴露于液体存储空间，所以可以防止液体通过液面时在腔中形成弯月面。所以，可以防止由于在腔中的液体残余导致的液体传感器的错误检测。此外，腔不被朝向液体存储空间暴露，而是由流动通路形成部分从液体存储空间封闭。因此，根据液面的变化、液体的存在等，当腔的底表面被强迫振动时在腔的底表面上残留的残余振动的差异变大，于是检测灵敏度变高，从而提高了检测精度并防止了错误检测。
此外，因为由腔、液体供应通路和液体排出通路限定的空间相对于腔的处于液体供应通路和液体排出通路之间的区域中的中心对称地形成，所以由腔、液体供应通路和液体排出通路限定的空间的形状以及在腔的底表面上残留的残余振动的振动模式变得简单。腔是传播腔的底表面上的振动的空间。而且，当腔的底表面被强迫振动时的残余振动的模拟变得容易进行，并且设计和实际之间的差异变小，因此调节操作可以很简单或者检测精度可以被提高。
根据说明性的非限制性实施例，当限定液体传感器的腔的空间是基本圆筒形的时，传播腔的底表面上的振动的腔的空间形状以及在腔的底表面上残留的残余振动的振动模式变得更简单。另外，当腔的底表面被强迫振动时的残余振动的模拟变得极其容易进行，并且设计和实际之间的差异变小，因此调节操作可以很简单或者检测精度可以被提高。
根据说明性的非限制性实施例，当液体供应通路和液体排出通路分别相对于腔变窄，并且其长度被设定成使得液体的射流量存在于内部时，在液体供应通路和液体排出通路中产生合适的流动通路阻力。因此，防止了通过腔的底表面上的振动产生的腔内压力变化穿过两个缓冲器室被散播，并且产生了适当的残余振动以提高和保证检测精度。
根据说明性的非限制性实施例，当液体传感器包括与液体供应通路连通的供应侧缓冲器室和与液体排出通路连通的排出侧缓冲器室时，液体通过其流入和流出腔的液体供应通路和液体排出通路被分别开口在供应侧缓冲器室和排出侧缓冲器室中，并且没有被直接开口到储存待检测液体的空间。因此，即使由于液体的振动等在液体储存空间中产生气泡，这些气泡也被预先地捕集在供应侧缓冲器室和排出侧缓冲器室中，使得其难以进入腔中。所以，可以防止由气泡在腔的内部聚集导致的液体传感器的错误检测。在此情况下，当液体传感器布置在液体容器底部附近时，防止气泡进入的效果被进一步提高。
此外，因为液体通过其流入和流出腔的液体供应通路和液体排出通路没有直接开口到容器主体的液体储存空间，而是被分别开口到供应侧缓冲器室和排出侧缓冲器室中，所以在液体储存空间中产生的液体压力不会直接作用在腔上。因此，可以防止由液体的振动等导致的压力的影响所产生的液体传感器的错误检测。
根据说明性的非限制性实施例，因为液体传感器的供应侧缓冲器室和排出侧缓冲器室相对于腔的中心对称地形成，所以构成两个缓冲器室的构件的形状可以变简单，这些构件的制造变得容易，并且这些构件可以被小型化。
根据说明性的非限制性实施例，当液体传感器的供应侧缓冲器室和排出侧缓冲器室分别具有腔的至少10倍大的体积时，在液体容器内的液体储存空间中产生的液体的压力变化不会对液体传感器的传感器特性产生任何影响，从而可以防止由于液体的振动等导致的压力的影响所产生的液体传感器的错误检测。此外，因为两个缓冲器室内的压力不会由于腔的底表面上的振动而增大，所以不会产生多余的振动，并且在腔的底表面上残留的残余振动的振动模式变简单，这可以提高检测精度。
根据说明性的非限制性实施例，供应侧缓冲器室与构成容器主体内部空间的主要部分以储存液体的液体储存室连通，而排出侧缓冲器室与液体输送空间连通，该液体输送空间与容器主体的内部空间中用于将储存在内部的液体输送到外部的液体输送开口连通。在此情况下，储存在容器主体的液体储存室中的液体从液体传感器的供应侧缓冲器室的入口流入，而从排出侧缓冲器室的出口排出，以最终输送到容器主体的液体输送开口。此外，将被输送到容器主体的液体输送开口的所有液体都预先通过液体传感器的供应侧缓冲器室、腔以及排出侧缓冲器室，因此液体的消耗可以被可靠地检测。
本公开涉及日本专利申请No.2004-359551(2004年12月13日递交)、2005-140433(2005年5月12日递交)、2005-140434(2005年5月12日递交)、2005-140435(2005年5月12日递交)、2005-140436(2005年5月12日递交)以及2005-329050(2005年11月14日递交)中所包含的主题，其每个都通过整体引用而被明确包括于此。
图1是图示喷墨式打印设备的示意性构造的立体图，其中使用了包括根据本发明实施例的液体传感器在内的墨盒。
图2是根据本发明实施例的液体传感器沿图3中的线A-A所取的剖视图。
图3A是图示该液体传感器的传感器部分的俯视图，而图3B是其仰视图。
图4是图示液体传感器的缓冲器部分的俯视图。
图5A是图示包括该液体传感器的墨盒的侧视图，而图5B是其正视图。
图6是图示墨盒的液体传感器的安装部分的放大剖视图。
图7A和7B是图示根据本发明实施例的液体传感器中的驱动脉冲波形和反电动势波形的视图，其中图7A是腔中有墨水时的波形图，图7B是腔中没有墨水时的波形图。
图8是图示用于近似模拟振动部分的振动的等效电路示例的视图。
图9A是图示包括本发明液体传感器的墨盒的第二实施例的侧视图，而图9B是其正视图。
图10是沿图11中的线B-B所取的剖视图，其图示根据本发明的液体传感器的第三实施例。
图11A是图示该液体传感器的传感器部分的俯视图，而图11B是其仰视图。
图12是图示采用了根据本发明实施例的墨盒的喷墨打印机(液体喷射装置)的示意性结构的立体图。
图13是图示根据本发明实施例的墨盒的示意性结构的分解立体图。
图14是图示配合安装到图13所示墨盒的诸如传感器单元(液体检测设备)之类的元件的详细结构的立体图。
图15是图14所示传感器单元的分解立体图。
图16是从另一角度观察到的图14所示传感器单元的分解立体图。
图17是图13所示墨盒中传感器单元所配合安装到的部分的垂直剖视图。
图18是图示图17所示传感器单元的重要部分的放大剖视图。
图19是沿线VIII-VIII所取的剖视图。
图20是图示图17所示传感器单元的重要部分以解释部件间尺寸关系的放大剖视图。
图21示出图示在开口端的情况下的振动状况的视图。
图22示出图示在封闭端的情况下的振动状况的视图。
图23是图示图17所示传感器单元的重要部分以解释部件间尺寸关系的放大剖视图。
图24是安装有根据另一实施例的传感器单元的墨盒一部分的垂直剖视图。
图25是图示图24所示传感器单元的重要部分的放大剖视图。
图26是沿图25中的线X-X所取的剖视图。
图27是另一实施例的立体图，主要示出了在图23中的箭头Y的方向上看到的对应于图23中的截面X-X的部分。
图28示出了图27所示实施例中对应于图23的截面X-X的部分。
图29是示出图28所示实施例的变型的剖视图。
具体实施例方式
下面，将参考附图描述根据本发明实施例的液体传感器和包括此液体传感器的墨盒(液体容器)。
图1是图示喷墨式打印设备(液体喷射设备)的示意性构造的立体图，其中使用了包括根据本发明实施例的液体传感器在内的墨盒。标号1表示托架，其由引导构件4引导通过由托架电机2驱动的同步带3而在滚筒5的轴向上往返运动。
喷墨打印头12被安装到托架1的与打印纸6相对的一侧，并且用于向打印头12供应墨水的墨盒7被可拆卸地安装在上部。
盖构件31布置在打印设备不进行打印的出发位置(图1中的右侧)。当安装在托架1上的打印头移动到出发位置时，盖构件31被压向打印头12的喷嘴形成表面，以在盖构件31和喷嘴形成表面之间形成封闭空间。向由盖构件31形成的封闭空间施加负压来进行清洁等的泵单元10布置在盖构件31的下方。
在盖构件31的打印区域侧附近，包括诸如橡胶等的弹性板在内的擦拭单元11被布置成在水平方向上相对于打印头12的运动轨迹前进和后退。因此，当托架1向着盖构件31往返运动时，可以按需要擦拭打印头12的喷嘴形成表面。接着，将描述根据本发明的液体传感器和包括该液体传感器的墨盒。
图2是图示本发明的液体传感器60的剖视图。另外，图3是图示构成液体传感器60的传感器部分13的视图，而图4是图示构成液体传感器60的缓冲器部分14的视图。
液体传感器60构造成包括传感器部分13和缓冲器部分14，前者具有腔43，后者具有与腔43连通的供应侧缓冲器室15和排出侧缓冲器室16。
传感器部分13被构造成使得振动板42层叠在腔板41上，传感器部分13包括振动腔形成基部40、压电元件17和流动通路形成板(流动通路形成基部)18，其中，振动腔形成基部40具有彼此面对的第一表面40a和第二表面40b，压电元件17被层叠在振动腔形成基部40的第二表面40b一侧，流动通路形成板18被层叠在振动腔形成基部40的第一表面40a一侧。
在振动腔形成基部40中，用于接纳待检测的介质(墨水)的腔43被一圆柱形空间限定出，以在第一表面40a中开口，并且腔43的底部43a被形成为被振动板42振动。换言之，整个振动板42中实际振动的部分的外形由腔43限定。下部电极端子44和上部电极端子45被形成在振动腔形成基部40的第二表面40b侧的两端上。
下部电极(第一电极)46被形成在振动腔形成基部40的第二表面40b上，并且下部电极46具有基本圆形的主体部分46a以及延伸部分46b，延伸部分46b从主体部分46a朝向下部电极端子44延伸以连接到下部电极端子44。下部电极46的基本圆形的主体部分46a的中心与腔43的中心轴C排成一线。
下部电极46的基本圆形主体部分46a被形成为具有大于圆形腔43的直径，覆盖对应于腔43的区域的基本整个部分。此外，下部电极46的基本圆形主体部分46a包括切口部分46c，该切口部分46c被形成为比对应于腔43的外周缘43b的位置更靠里。
压电层47被层叠在下部电极46上，并且该压电层47具有被形成为具有小于腔43的直径的圆形主体部分47a和在与腔43对应的区域范围内从主体部分47a突出的突出部分47b。如从图2可见，压电层47的整个部分落入与腔43对应的区域的范围中。换言之，压电层47不包括任何延伸穿过与腔43的外周缘43b相应位置的部分。
压电层47的主体部分47a的中心与腔43的中心轴C排成一线(即相一致)。压电层47的主体部分47a的基本整个部分都层叠在下部电极46上，除了与下部电极46的切口部分46c相对应的部分。
辅助电极48形成在振动腔形成基部40的第二表面40b上，辅助电极48从与腔43的相应区域的外部越过与腔43的外周缘43b相应的位置延伸到与腔43相应区域的内部。辅助电极48的一部分位于下部电极(第一电极)46的切口部分46c的内部，以从振动腔形成基部40的第二表面40b支撑压电层47的突出部分47b及其附近部分。辅助电极48优选由与下部电极46相同的材料制成并具有与下部电极46相同的厚度。这样，辅助电极48从振动腔形成基部40的第二表面40b支撑压电层47的突出部分47b及其附近部分，以不在压电层47中产生水平面的差异，从而可以防止机械强度的下降。
上部电极(第二电极)49的圆形主体部分49a层叠在压电层47上，上部电极49被形成为具有小于压电层47的主体部分47a的直径。此外，上部电极49具有延伸部分49b，该延伸部分49b从主体部分49a延伸以连接到辅助电极48。如从图2可见，上部电极49的延伸部分49b和辅助电极48之间的连接开始处的位置P位于与腔43相应区域的范围中。
压电元件17由下部电极46、压电层47以及上部电极49的各主体部分形成。
如从图3可见，上部电极49通过辅助电极48电连接到上部电极端子45。这样，当上部电极49通过辅助电极48连接到上部电极端子45时，由压电层47和下部电极46的总厚度导致的水平面差可以被上部电极49和辅助电极48两者吸收。因此，可以防止在上部电极49中产生大的水平面差而使机械强度下降。
上部电极49的主体部分49a被形成为圆形，并且其中心与腔43的中心轴C排成一线。上部电极49的主体部分49a被形成为具有小于压电层47的主体部分47a和腔43中任一个的直径。
这样，压电层47的主体部分47a被构造为插入上部电极49的主体部分49a和下部电极46的主体部分46a之间。因此，压电层47可以被有效地驱动变形。
而且，在由压电层47连接的上部电极49的主体部分49a和下部电极46的主体部分46a之间，上部电极49的主体部分49a具有更小的直径。因此，上部电极49的主体部分49a确定了在压电层47中产生压电效应的部分。
压电层47的主体部分47a、上部电极49的主体部分49a和下部电极46的主体部分46a中每一个的中心与腔43的中心轴C排成一线。此外，用于确定振动板42中可以振动的部分的圆柱形腔43的中心轴C被定位在液体传感器60的中心。
由腔43限定的振动板42中可振动的部分、下部电极46主体部分46a的对应于腔43的部分、以及上部电极49的主体部分49a和延伸部分49b中的对应于腔43的部分连同压电层47的主体部分47a和突出部分47b一起构成了液体传感器60的振动部分61。而且，液体传感器60的振动部分61的中心与液体传感器60的中心排成一线。
压电层47的主体部分47a、上部电极49的主体部分49a、下部电极46的主体部分46a以及振动板42中可以振动的部分(即，与腔43的底部43a相对应的部分)具有圆形形状，并且被布置在压电层47的整个部分中，即布置在压电层47的主体部分47a和延伸部分47b与腔43相应区域的内部。因此，液体传感器60的振动部分61相对于液体传感器60的中心基本对称。
此外，根据此实施例的液体传感器60包括流动通路形成板(流动通路形成基部)18，该流动通路形成板18层叠并且连接在振动腔形成基部40的第一表面40a上。
流动通路形成板18形成有用于向腔43供应将被检测的墨水的墨水供应通路(液体供应通路)19，以及用于从腔43排出被检测的墨水的墨水排出通路(液体排出通路)20。墨水供应通路19和墨水排出通路20具有相同的尺寸并由圆柱形空间所限定。
形成在上述流动通路形成板18中的墨水供应通路19和墨水排出通路20的任一个被形成在与圆形腔43相应的区域内部，并且墨水供应通路19和墨水排出通路20相对于腔43的中心轴C对称布置。因此，由腔43、墨水供应通路19和墨水排出通路20限定出的空间相对于腔43的中心轴C对称地形成，而所述中心轴C处在墨水供应通路19和墨水排出通路20之间的区域中。
此外，墨水供应通路19和墨水排出通路20相对于腔43而变窄。就是说，在此实施例中，在单个腔43中形成墨水供应通路19和墨水排出通路20中的每一个，但是流动通路(墨水供应通路19和墨水排出通路20)之一的流动通路面积被设为小于腔43面积的至少一半。此外，墨水供应通路19和墨水排出通路20被设为某一长度，以使液体的射流量存在于内部，并且墨水供应通路19和墨水排出通路20中的每一个的流动通路长度可以被设为墨水供应通路和墨水排出通路中的每一个的流通通路直径的2倍。
同时，液体传感器60包括缓冲器部分14，该部分具有与墨水供应通路19连通的供应侧缓冲器腔15和与墨水排出通路20连通的排出侧缓冲器腔16。
从此实施例的俯视图来看，具有矩形形状的缓冲器部分14稍大于液体传感器60(传感器部分13)，并且整体上被形成为立方体形。缓冲器部分14的内部被布置在中央的分隔壁21分成具有相同体积的两个空间。两个空间中的一个为供应侧缓冲器室15，而另一个为排出侧缓冲器室16。
缓冲器部分14中与传感器部分13所接合到的表面相反的部分形成有流入开口22和排出开口23，其中，墨水通过所述流入开口22流入到供应侧缓冲器室15，并且排出开口23用于排出排出侧缓冲器室16的墨水。此外，缓冲器部分14的传感器部分13所接合到的表面形成有流入流动通路24和排出流动通路25，其中，所述流入流动通路24用于将流入到供应侧缓冲器室15的墨水通过墨水供应通路19供应到腔43，所述排出流动通路25用于通过墨水排出通路20将腔43的墨水排出到供应侧缓冲器室15。
流入流动通路24和排出流动通路25由具有基本为圆柱体形状的流动通路空间限定，其具有相同的尺寸。此外，流入流动通路24和排出流动通路25的开口分别与墨水供应通路19和墨水排出通路20的开口相匹配。在本实施例中，本发明的液体供应通路由墨水供应通路19和流入流动通路24形成，并且本发明的液体排出通路由墨水排出通路20和排出流动通路25形成。
液体传感器60的供应侧缓冲器室15和排出侧缓冲器室16相对于腔43的中心轴C对称地形成。换言之，由腔43、墨水供应通路19、墨水排出通路20、流入流动通路24、排出流动通路25、供应侧缓冲器室15以及排出侧缓冲器室16所限定的空间相对于腔43的中心轴C对称地形成。
此外，液体传感器60的供应侧缓冲器室15和排出侧缓冲器室16中的每一个的体积被设为腔43的至少10倍。
在这样的构造下，盒内的将被检测的墨水从流入开口22流到供应侧缓冲器室15中，以通过流入流动通路24和墨水供应通路19被供应到腔43中。而且，供应到腔43中的墨水通过墨水排出通路20和排出流动通路25被排出到排出侧缓冲器室16中，并进一步通过排出开口23从排出侧缓冲器室16排出。
在液体传感器60所包括的构件之中，腔板41、振动板42和流动通路形成板18由相同的材料形成，并且通过相互烧结一体地形成。这样，因为多个衬底被烧结整合，所以对液体传感器60的处理变得容易。此外，因为各构件由相同的材料形成，所以可以防止由于线膨胀系数的差异而导致裂纹出现。
作为压电层47的材料，优选使用锆钛酸铅(PZT)、锆钛酸铅镧(PLZT)或者无铅压电膜。作为腔板41的材料，优选使用氧化锆或者氧化铝。此外，对于振动板42，优选使用与腔板41相同的材料。上部电极49、下部电极46、上部电极端子45和下部电极端子44可以由具有导电性的金属材料制成，例如金、银、铜、铂、铝、镍等。
图5是图示包括该液体传感器的本发明的墨盒70的视图，而图6是图示安装在墨盒70上的液体传感器示例的视图。
图5示出了其上安装有液体传感器60的墨盒(液体容器)70。墨盒70包括容器主体72，该容器主体72具有用于将存储在内部的墨水输送到外部的墨水流出端口(液体流出端口)71。
如图6所示，液体传感器60整体安装到容器主体72上。缓冲器部分14通过胶粘剂28等以液密的方式固定在形成于容器主体72的壁表面27上的矩形开口26上。在此情况下，液体传感器60的传感器部分13被布置在容器主体72的外部，以使缓冲器部分14的流入开口22和排出开口23开口在容器主体72的内部。
容器主体72的内部(回头参考图5)被分成主储存室(液体储存室)75和副储存室(液体输送空间)76，主储存室75构成容器主体72的整个内部空间的主要部分以储存墨水，副储存室76的体积小于主储存室75。主储存室75与副储存室76是分开的。副储存室76位于在消耗墨水时墨水的流动方向上比主储存室75更靠近墨水输送开口71的一侧。
液体传感器60的流入开口22被这样开口，以与主储存室75连通，并且排出开口23被这样布置，以开口在作为液体输送空间的副储存室76中。因此，供应侧缓冲器室15与构成容器主体72的内部空间中的主要部分并用于储存液体的主储存室75连通。此外，排出侧缓冲器室16被这样布置，以与容器主体72的内部空间中的液体输送空间连通。液体输送空间与用于将储存在内部的液体输送到外部的墨水输送开口71连通。
封闭的辅助流动通路77形成在主储存室75的内部，并且辅助流动通路入口77a形成在辅助流动通路77的下端。辅助流动通路入口77a位于主储存室75内部的下端。此外，液体传感器60的流入开口22与辅助流动通路77的上端连通，以构成辅助流动通路77的出口。
如上所述，液体传感器60的流入开口22通过辅助流动通路77与主储存室75连通，并且排出开口23通过副储存室76与墨水输送开口71连通。因此，储存在主储存室75中的墨水从流入开口22经由辅助流动通路77流入供应侧缓冲器室15中，以通过流入流动通路24和墨水供应通路19被供应到腔43中。然后，被供应到腔43中的墨水通过墨水排出流动通路20和排出流动通路25被排出到排出侧缓冲器室16中，并且墨水从墨水输送开口71经由排出开口23和副储存室76从排出侧缓冲器室16排出，最终被供应到打印头12。
在具有这样的构造的本实施例中，通过副储存室76输送到墨水输送开口71的所有墨水预先通过液体传感器60的墨水供应通路19和墨水排出通路20。
接着，将描述检测上述液体容器中的液体的操作。
在包括前述液体传感器60的墨盒70中，当容器主体72中残留足够墨水使得副储存室76的内部充满墨水时，腔43充满墨水。另一方面，如果墨盒70的容器主体72内的液体被消耗，使得主储存室75中的墨水用完时，副储存室76内的液面下降。此外，如果液面变得低于液体传感器60的腔43的位置时，则腔43中不再有墨水。
随后，液体传感器60检测由于此状态变化导致的声阻差。这样，液体传感器60可以检测是在容器主体72中残留了足够墨水，还是已经消耗了一定量以上的墨水。
更具体地，在液体传感器60中，电压通过上部电极端子45和下部电极端子44被施加在上部电极49和下部电极46之间。在此情况下，在压电层47中夹在上部电极49和下部电极46之间的部分中产生电场。此电场使压电层47变形。如果压电层47被变形，则在振动板42的振动区域(与腔43的底部43a相对应的区域)中发生挠性振动。如果在压电层47被如上所述强迫变形之后停止施加电压，则挠性振动在液体传感器60的振动部分61中持续一段时间。
残余振动是液体传感器60的振动部分61和腔43内的介质之间的自由振动。因此，当使具有脉冲波形或者矩形波形的电压被施加到压电层47上时，可以容易地获得施加电压之后振动部分61和介质之间的共振状态。此残余振动是液体传感器60的振动部分61的振动，并且伴随着压电层47的变形。因此，压电层47通过残余振动产生反电动势。此反电动势通过上部电极49、下部电极46、上部电极端子45和下部电极端子44被检测。因为所检测到的反电动势可以指明共振频率，所以基于共振频率可以检测墨盒70的容器主体72中的墨水的存在。
图7A和7B示出了在向液体传感器60供应驱动信号以强迫振动振动部分61时液体传感器60的振动部分61的残余振动(自由振动)的波形，以及残余振动的测量方法。图7A示出了当液体传感器60的腔43中有墨水时的波形，而图7B示出了当液体传感器60的腔43中没有墨水时的波形。
在图7A和7B中，竖轴表示由施加到液体传感器60上的驱动脉冲和液体传感器60的振动部分61的残余振动产生的反电动势的电压，横轴表示过去的时间。通过液体传感器60的振动部分61的残余振动产生电压的模拟信号的波形。接着，模拟信号被转换(二值化)成与信号频率相对应的数字数值。在图7A和7B中所示出的示例中，测量了模拟信号中产生从第四脉冲到第八脉冲的四个脉冲时的时间。
更具体地，在驱动脉冲被施加到液体传感器60以强迫振动振动部分61之后，对残余振动导致的电压波形从低电压侧越过预定的参考电压而到达高电压侧的次数进行计数。然后，产生使其中第四次计数和第八次计数之间的部分为“高”的数字信号，并测量从第四次计数到第八次计数的时间。
当比较图7A的示例和图7B的示例时，可以理解图7A中从第四次计数到第八次计数的时间比图7B中的长。换言之，从第四次计数到第八次计数所需的时间根据液体传感器60的腔43中墨水的存在而不同。通过利用所需时间的差异，可以检测墨水的消耗状态。
从模拟波形的第四次计数开始计数的原因在于，在液体传感器60的残余振动(自由振动)变稳定之后开始测量。从第四次计数开始计数仅仅是一个示例，可以从随机计数开始进行计数。此处，检测从第四次计数到第八次计数的信号，并且用预定的时钟脉冲检测从第四次计数到第八次计数的时间。可以基于此时间计算共振频率。在时钟脉冲中，不必测量直到第八次计数的时间，而是计数可以进行到任意计数。
虽然在图7中测量了从第四次计数到第八次计数的时间，但是根据检测频率的电路结构可以测量不同计数间隔的时间。例如，在墨水质量稳定并且因此峰值幅值变化小时，为了提高检测速度，可以通过检测从第四次计数到第六次计数的时间来计算共振频率。在墨水质量不稳定并且因此脉冲幅值变化大时，为了精确检测残余振动，可以检测从第四次计数到第十二次计数的时间。
在如上所述根据此实施例的液体传感器60中，通过在液体传感器60的振动部分61被强迫振动之后的残余振动的频率或振幅的变化，可以检测液面是否已通过液体传感器60的安装位置水平(严格地讲，腔43的位置)。
图8是图示用于近似地模拟上述液体传感器60的振动部分61的振动的等效电路的视图。
在图8中，振动部分61(传感器芯片)的惯量(Mc)以及墨水供应通路19和墨水排出通路20(孔)的惯量(Ms1和Ms2)由线圈表示。振动部分61(传感器芯片)的柔量(Cc)和墨水的柔量(Ci)由电容器表示。墨水供应通路19和墨水排出通路20(孔)的阻力(Rs1、Rs2)由电阻表示。此外，分别与墨水供应通路19和墨水排出通路20连通的供应侧缓冲器室15和排出侧缓冲器室16由地表示。
振动部分61的柔量(Cc)由结构有限元法计算。此外，振动部分61的惯量(Mc)由惯量和柔量的串联体系近似，其近似值可以通过如下的近似表达式来计算
Mc＝1/(4π2)×1/(f2)×1/Cc在此，f是振动部分61的自身固有周期，其可以通过结构有限元法或者实际测量计算出。
此外，墨水的柔量(Ci)可以通过下面的表达式计算出Ci＝C×Vi在此，C是墨水的压缩系数而Vi是墨水的体积。水的压缩系数为4.5e-10/Pa。
此外，墨水供应通路19和墨水排出通路20(孔)的惯量(Ms)由体积有限元法计算或者在流动通路(孔)为圆柱体的情况下可以通过下面的简单表达式来计算Ms＝ρ×L/πr2在此，ρ是墨水的粘度，L是流动通路(孔)的长度，并且r是流动通路(孔)的半径。
使用如上计算出的值，于是振动部分61的振动可以由图8的等效电路近似地模拟。
利用由该等效电路模拟振动部分61的振动得到的结果，可以理解下面的内容。当Ms1和Rs1分别基本上等于Ms2和Rs2时，振动是简单的，从而不会产生多余振动模式。因此在本发明中，由腔43、墨水供应通路19和墨水排出通路20限定的空间相对于腔43的中心轴C对称地形成。
此外，对于供应侧缓冲器室15和排出侧缓冲器室16充当缓冲器的要求是缓冲器室15和16各自的柔量优选被设为振动部分61柔量(Cc)的10倍，于是各个缓冲器室15和16中的压力不会由于振动部分61的振动而变得很高。此外，为了不产生多余的振动，缓冲器室15和16的惯量优选为流动通路(孔)的惯量(Ms)的十分之一。
如上所述，根据本实施例的液体传感器60和墨盒70包括振动腔形成基部40，所述振动腔形成基部40形成有用于将墨水供应到腔43的墨水供应通路19和用于将墨水从腔43排出的墨水排出通路20，从而到腔43中的墨水供应通过墨水供应通路19来进行，并且从腔43的墨水排出通过墨水排出通路20来进行。因此，当液体传感器60被安装在墨盒70等上时，液体传感器60的腔43不直接暴露于墨水存储空间，并且墨水可以通过墨水供应通路19供应到腔43。
这样，构造成当墨水被消耗时墨水流入液体传感器60的墨水供应通路19和墨水排出通路20内。因此，即使气泡进入腔43，该气泡也被墨水的流动从腔43的内部挤出。结果，可以防止由于在腔43内气泡聚集而导致的液体传感器60的错误检测。这样，液体传感器60的检测精度被提高，并且残余液体减少而减少工业上的浪费。
此外，因为腔43不必被暴露于墨水存储空间，所以可以防止墨水通过液面时在腔43中形成弯月面。因此，可以防止由于在腔43中的墨水残余导致的液体传感器60的错误检测。此外，腔43不被朝向墨水存储空间暴露，而是由流动通路形成板18从墨水储存空间封闭。因此，由于墨水平面的变化、墨水的存在等，当振动部分61被强迫振动时在振动部分61中残留的残余振动的差异变大，于是检测灵敏度变高，提高了检测精度并防止了错误检测。
此外，因为由腔43、墨水供应通路19和墨水排出通路20限定的空间相对于腔43的处于夹在墨水供应通路19和墨水排出通路20之间的区域中的中心轴C对称地形成，所以由腔43、墨水供应通路19和墨水排出通路20限定的空间的形状以及在腔43的底表面中残留的残余振动的振动模式变得简单。腔43是传播腔43的底表面的振动的空间。因此，当腔43底表面被强迫振动时的残余振动的模拟变得容易进行，并且设计和实际之间的差异变小，因此调节操作可以很简单或者检测精度可以被提高。
此外，因为限定腔43的空间基本为圆形的，所以腔43底表面的振动在其中传播的腔43的形状以及在腔43的底表面上残留的残余振动的振动模式变得更加简单。此外，当腔43底表面被强迫振动时的残余振动的模拟变得极为容易进行，并且设计和实际之间的差异变小，因此调节操作可以很简单并且检测精度可以被提高。
此外，因为墨水供应通路19和墨水排出通路20分别相对于腔43变窄，并且其长度被设定成使得墨水的射流量存在于内部，所以在墨水供应通路19和墨水排出通路20中产生合适的流动通路阻力。因此，防止了通过腔43的底表面上的振动产生的腔43中的压力变化穿过两个缓冲器室15和16被散播，并且产生了适当的残余振动以提高和保证检测精度。具体地，当墨水供应通路19和墨水排出通路20中每一个的流动通路长度被设为流动通路直径的2倍时，上述的效果变得明显。
此外，在包括与墨水供应通路19连通的供应侧缓冲器室15和与墨水排出通路20连通的排出侧缓冲器室16的液体传感器60中，墨水通过其流入和流出腔43的墨水供应通路19和墨水排出通路20被分别开口在供应侧缓冲器室15和排出侧缓冲器室16中，并且没有被直接开口到容器主体72的墨水储存空间。因此，即使由于墨水的振动在墨水储存空间中产生气泡，这些气泡也被预先地捕集在供应侧缓冲器室15和排出侧缓冲器室16中，使得其难以进入腔43中。因此，可以防止由气泡在腔43的内部聚集导致的液体传感器60的错误检测。此外，因为液体传感器60被布置在墨盒70的底部附近，所以防止气泡进入的效果被进一步提高。
此外，因为墨水通过其流入和流出腔43的墨水供应通路19和墨水排出通路20没有直接开口到容器主体72的墨水储存空间，而是被分别开口到供应侧缓冲器室15和排出侧缓冲器室16中，所以在墨盒70内的墨水储存空间中产生的墨水压力不会直接作用在腔43上。因此，可以防止由墨水的振动导致的压力的影响所产生的液体传感器60的错误检测。
因为液体传感器60的供应侧缓冲器室15和排出侧缓冲器室16相对于腔43的中心轴C对称地形成，所以构成缓冲器室15和16的构件的形状可以变简单，制造变得容易，并且这些构件可以被小型化。
当液体传感器60的供应侧缓冲器室15和排出侧缓冲器室16分别具有腔43的至少10倍的体积时，在墨盒70内的墨水储存空间中产生的墨水的压力变化不会对液体传感器60的传感器特性产生影响，因此可以防止由于墨水的振动导致的压力的影响所产生的液体传感器60的错误检测。此外，因为两个缓冲器室15和16内的压力不会由于腔43的底表面的振动而增大，所以不会产生多余的振动，并且在腔43的底表面上残留的残余振动的振动模式变简单，这可以提高检测精度。
供应侧缓冲器室15与构成容器主体72内部空间的主要部分以储存墨水的主储存室75连通，排出侧缓冲器室16与副储存室76连通，该副储存室76是与用于将储存在容器主体72内部的墨水输送到外部的墨水输送开口71连通的液体输送空间。因此，储存在容器主体72的主储存室75中的墨水从液体传感器60的供应侧缓冲器室15的入口流入，而从排出侧缓冲器室16的出口排出，以最终输送到容器主体72的墨水输送开口71。此外，将被输送到容器主体72的墨水输送开口71的所有墨水都预先通过液体传感器60的供应侧缓冲器室15、腔43以及排出侧缓冲器室16，因此墨水的消耗可以被可靠地检测。
此外，根据上述的液体传感器60，按照与腔43相应的区域来形成墨水排出通路20，于是进入腔43的气泡可以被可靠地排出。
此外，在墨盒70中，容器主体72的内部被分成彼此分开的主储存室75和副储存室76，并且通过液体传感器60的流入开口22和排出开口23同主储存室75和副储存室76连通，因此液体传感器60的腔43被布置在副储存室76的上端处。
结果，因为当主储存室75内的墨水用完的时间可以由液体传感器60检测，所以可以通知用户墨水快用完了。此外，基于预先检测的副储存室76中的墨水量，可以通知用户用剩余墨水可以打印的张数。因此，可以防止在墨水在打印纸张的打印中途用完了时而浪费打印纸张。
此外，根据上述墨盒70，封闭的辅助流动通路77形成在主储存室75内部，辅助流动通路77的辅助流动通路入口77a被布置在主储存室75的下端，并且液体传感器60的流入开口22与辅助流动通路77的上端连通。因此，在主储存室75中产生的气泡难以进入辅助流动通路77，并且可以防止气泡进入液体传感器60的腔43中。
根据上述墨盒70，副储存室76内部直到主储存室75中的所有墨水被用完为止都充满墨水。因此，即使在对墨盒70施加振动时，只要在主储存室75中残留墨水，副储存室76中的液面就不会震动。因此，可以防止发生由于液面的震动而导致的液体传感器60的错误检测。
此外，根据上述液体传感器60，振动部分61接触液体的范围被限制到与腔43相应的范围。因此，可以进行墨水的精确检测，于是可以以高精度检测墨水水平。
因为与腔43相应的基本整个区域都用下部电极46的主体部分46a覆盖，所以在强迫振动时的变形模式和自由振动时的变形模式之间的差异变小。此外，因为液体传感器60的振动部分61相对于液体传感器60的中心对称地形成，所以当从中心观察时此振动部分61的刚度为基本各向同性的。
因此，抑制了由结构不对称所产生的多余振动的发生，并且防止了由于强迫振动时和自由振动时之间的变形模式的差异造成的反电动势的输出减小。因此，提高了对于液体传感器60的振动部分61中残余振动共振频率的检测精度，并且振动部分61的残余振动的检测变得容易。
此外，因为与腔43相应的基本整个区域都用下部电极46的具有大于腔43的直径的主体部分46a覆盖，所以防止了由于在制造时下部电极46位置偏移所造成的多余振动的发生。结果，可以防止检测精度的下降。
此外，整个本身很脆的压电层47被布置在与腔43相应区域的内部，并且压电层47不出现在与腔43的外周缘43b相应的区域。因此，防止了压电膜在与腔压盖260缘相应的位置处出现裂缝。
图9示出了根据本发明第二实施例的墨盒。
在墨盒70A中，向上突出的突出部分76a被形成在副储存室76的上部，而副储存室76被形成在容器主体72的内部。同样，液体传感器60的排出开口23被布置在与突出部分76a相应的位置上，以与副储存室76的突出部分76a连通。本实施例的其余方面与第一实施例的相同，因此相似的标号被附加到相同的部分。此外，本实施例还取得与第一实施例相同的效果。
图10和11示出了根据本发明第三实施例的液体传感器60A。
在液体传感器60A中，层叠在振动腔形成基部40的第一表面40a上并被接合到其的流动通路形成基部50形成有彼此层叠和接合的流动通路板51和出口/入口板52。
流动通路形成基部50的流动通路板51形成有用于将待检测的墨水供应到腔43中的墨水供应通路(液体供应通路)19A和用于将被检测的墨水从腔43中排出的墨水排出通路(液体排出通路)20A。同样，出口/入口板52形成有墨水供应通路19A的入口53b和墨水排出通路20A的出口54b。此外，墨水供应通路19A的入口53b和墨水排出通路20A的出口54b被布置在与腔43相应的区域以外。
根据本实施例，墨水排出流动通路20A的出口54b被与墨水供应通路19A的入口53b相反地布置，于是入口53b和出口54b之间的间距可以被增大。腔43被夹在入口53b和出口54b之间。因此，当将液体传感器60A安装在墨盒70的预定位置上时的操作变容易，并且设计墨盒70的自由度也被提高。本实施例的其余方面与第一实施例的相同，因此相似的标号被附加到相同的部分。此外，本实施例还取得与第一实施例相同的效果。
下面，将参考附图描述根据本发明第四实施例的具有液体检测功能的墨盒(具有液体检测功能的容器)。
图12示出了采用根据本发明实施例的墨盒的喷墨打印机(液体喷射装置)的示意性结构。在图12中，标号1表示托架。托架1通过由托架电机2驱动的同步带3引导到引导构件4并在滚筒5的轴向上往返运动。
喷墨打印头12被安装到托架1的与打印纸6相对的一侧，并且用于向打印头12供应墨水的墨盒100被可拆卸地安装在其上。
盖构件13布置在打印设备不进行打印的出发位置(图12中的右侧)。当安装在托架1上的打印头12移动到出发位置时，盖构件13被压向打印头12的喷嘴形成表面，以在盖构件和喷嘴形成表面之间形成封闭空间。向由盖构件13形成的封闭空间施加负压来进行清洁工作等的泵单元10布置在盖构件13的下方。
在盖构件13的打印区域侧附近，包括诸如橡胶等的弹性板在内的擦拭单元11被布置成在水平方向上相对于打印头12的运动轨迹前进和后退。因此，当托架1向着盖构件13往返运动时，可以按需要擦拭打印头12的喷嘴形成表面。
图13是图示根据墨盒100的示意性结构的立体图。传感器单元200是根据本实施例的液体检测设备并置于墨盒100中。
墨盒100包括其中具有墨水存储部分的树脂盒壳体(容器主体)101和布置成覆盖盒壳体101的下端表面的树脂封盖102。封盖102用来保护布置在盒壳体101下端表面上的各个密封膜。送墨部分103从盒壳体101的下端表面突出，并且用于保护出墨口(未示出)的封盖膜104附装到送墨部分103的下端表面。
用于接纳传感器单元200的传感器接纳凹入110形成在盒壳体101的窄侧表面中。传感器单元200和弹簧300被接纳在传感器接纳凹入110中。通过将传感器单元200压靠在位于传感器接纳凹入110底部上的传感器接纳壁120(参见图17)上并挤压密封环270(参见图17)，弹簧300用来确保传感器单元200和盒壳体101之间的密封特性。
传感器接纳凹入110通过将盒壳体101的窄侧表面开口形成，并且传感器单元200和弹簧300被插入侧表面的开口中。在传感器单元200和弹簧300容纳在其中的情况下，传感器接纳凹入110的侧表面的开口用密封封盖400封闭，在该密封封盖400中基板500附装到其外侧。
图14是图示传感器单元200、弹簧300、密封封盖400和基板500的结构的分解立体图。图15是传感器单元200的分解立体图，图16是从另一角度观察到的传感器单元200的分解立体图，而图17是图示墨盒100中传感器单元接纳部分的垂直剖视图。图18是图示传感器单元200的重要部分的剖视图，而图19是沿线VIII-VIII所取的剖视图。
如图17所示，用于接纳传感器单元200下端的传感器接纳壁120设置在盒壳体101的传感器接纳凹入110的内底部上。传感器单元200布置在传感器接纳壁120上，该传感器接纳壁120利用弹簧300的弹性力在传感器单元200的下端处与密封环270紧密接触。
由隔板(分隔壁)127分隔的一对上游传感器缓冲器室122和下游传感器缓冲器123布置在传感器接纳壁120下方。上游传感器缓冲器室122和下游传感器缓冲器123布置在水平方向上。传感器接纳壁120设有一对连通开口(连通通道)132和133以分别对应于传感器缓冲器室122盒123。尽管未示出，但用于送出所存储墨水的输送通道设置在盒壳体101内部。传感器接纳凹入110布置在输送通道的端部附近(出墨口附近)，并且传感器单元200布置在传感器接纳凹入110中。
在此情况下，上游传感器缓冲器室122通过布置在上游传感器缓冲器室122下端处的流入开口124与输送通道的上游侧连通，并且下游传感器缓冲器123通过布置在下游传感器缓冲器123下端处的流出开口125与输送通道靠近出墨口的下游侧连通。
传感器缓冲器室122和123的底侧可以用刚性壁密封。但是在本实施例中，下侧被开口并且开口用具有柔性的薄树脂密封膜105覆盖。这样，当缓冲器室122和123的下部开口用薄密封膜105覆盖时，考虑到下述振动系统而将缓冲器室122和123作为开口端。当下部开口用刚性壁覆盖时，该端部作为封闭端。
如图15和16所示，传感器单元200包括其上具有凹入部分211的板形树脂单元基座210、单元基座210的上表面上的凹入部分211中接纳的板形金属传感器基座220、安装并固定在传感器基座220的上表面上的传感器芯片230、用于将传感器基座220固定到单元基座210的接合膜240、布置在单元基座210上的一对端子板250、用于压紧端子板250并保护传感器芯片230的板形压盖260、以及布置在单元基座210的下表面上的橡胶密封环270。
详细描述各个元件，如图16所示，单元基座210包括凹入部分211和配合安装壁215，传感器基座220在上表面中心处插入凹入部分211中，配合安装壁215的高度比凹入部分211周围的上表面壁214的外侧处的上表面壁214的高度高出一个台阶。配合安装壁215包括凹入部分211位于其间的一对彼此相对的配合安装壁。四个支撑销216设置在单元基座210的上表面上的四个角部处，而从配合安装壁215向上突出。凹入部分211的底壁设有由圆形开口构成的入口侧流动通路(上游连通通道)212和出口侧流动通路(下游连通通道)213。单元基座210的下表面设有椭圆形突出部分217，密封环270如图15所示地插入突出部分217中，并且入口侧流动通路212和出口侧流动通路213位于突出部分217上。密封环270由橡胶环密封圈制成并具有环形突出部分271，该突出部分271在其下表面上具有半圆形部分。
传感器基座220由诸如不锈钢之类的金属板制成，其刚度大于树脂的刚度以提高传感器的声学特性。传感器基座220具有四个角被切除的矩形板形状，并包括入口侧流动通路(上游连通通道)222和出口侧流动通路(下游连通通道)223，其包括两个开口以对应于单元基座210的入口侧流动通路212和出口侧流动通路213。
粘结层242例如通过附装双面接合膜或涂敷粘结剂而形成在传感器基座220上。传感器芯片230安装并固定在粘结层242上。
传感器芯片230具有用于接纳作为检测目标的墨水(液体)的传感器腔232并具有这样的结构，其中传感器腔232的下侧被开口以接纳墨水，上侧用振动板233封闭，而压电元件234布置在振动板233上。
具体而言，如图17和18所示，传感器芯片230包括在其中心处具有圆形开口形传感器腔232的陶瓷芯片体231、层叠在芯片体231上以构成传感器腔232底壁的振动板233、层叠在振动板233上的压电元件234、以及层叠在芯片体231上的端子235和236。
尽管未具体示出，但压电元件234包括分别连接到端子235和236的上电极层和下电极层、以及形成在上电极层和下电极层之间的压电层。压电元件用来基于例如由于传感器腔232中墨水存在导致的特性差异而检测墨水用尽。压电元件可以由锆钛酸铅(PZT)、锆钛酸铅镧(PLZT)或者不含铅的无铅压电膜制成。
通过将芯片体231的下表面置于传感器基座220的上部中心上，而利用粘结层242将传感器芯片230一体固定到传感器基座220。同时，用粘结层242密封传感器基座220和传感器芯片230之间的间隙。传感器基座220和单元基座210的入口侧流动通路222和212以及出口侧流动通路223和213与传感器芯片230的传感器腔232连通。所以，墨水通过入口侧流动通路212和222进入传感器腔232，并通过出口侧流动通路223和213从传感器腔232排出。
这样，安装有传感器芯片230的金属传感器基座220接纳在单元基座210的上表面上的凹入部分211中。然后，传感器基座220和单元基座210通过从其上侧用树脂接合膜240覆盖它们而彼此一体固定。
就是说，接合膜240在其中心处具有开口241，并由此通过在传感器基座220接纳在单元基座210上表面上的凹入部分211中的状态下用接合膜覆盖它们而将传感器芯片230暴露到中心开口241。通过将接合膜240的内周通过粘结层242接合到传感器基座220的上表面并将压盖260接合到绕着单元基座210凹入部分211的上表面壁214，即通过将接合膜240接合到两个部件(传感器基座220和单元基座210)的上表面，而将传感器基座220和单元基座210彼此固定和密封。
在此情况下，传感器基座220的上表面从单元基座210的凹入部分211向上突出，并且接合膜240在比绕着单元基座210的凹入部分211的上表面壁214的接合位置更高的位置处接合到传感器基座220的上表面。这样，通过将传感器基座220的膜接合表面的高度设成高于单元基座210的膜接合表面的高度，可以通过台阶差用接合膜240将传感器基座220压紧，由此加强传感器基座220对单元基座210的固定力。其可以不设有台阶差。
每个端子板250具有带形基部251、设置在基部251的边缘处的弹性构件252、形成在基部251两侧上的配合安装孔253、以及在基部251的两端处形成的弯片254。在通过使用支撑销216用配合安装孔253将端子板定位的状态下，将端子板布置在单元基座210的配合安装壁215上。通过将压盖260置于其上，端子板被置于单元基座210和压盖260之间，并且在此状态下，弹性构件252与传感器芯片230上的端子235和236接触并电连接到其。
压盖260包括布置在单元基座210的配合安装壁215的上表面上的平板部分261，端子板250的基部251位于其间；四个配合安装孔262，其布置在平板部分261的四个角处并插入单元基座210的支撑销216中；布置在平板部分261的上表面的中心处的肋263；布置在肋263中的弹簧接纳板264；以及凹入部分265，其布置在平板部分261的下表面上以提供弹性构件252的背隙(back clearance)。压盖260在从上侧压紧端子板250的同时布置在单元基座210上，由此保护接纳在单元基座210上的凹入部分211中的传感器基座220和传感器芯片230。
为了使用这些元件装配传感器单元200，首先在传感器基座220的整个上表面上形成粘结层242，然后将传感器芯片230安装在粘结层242上，由此用粘结层242将传感器芯片230和传感器基座220彼此一体固定和密封。
接着，一体固定到传感器芯片230的传感器基座220被接纳在单元基座210上的凹入部分211中，并在此状态下，从上侧将接合膜240覆盖在其上，由此通过使用粘结层242将接合膜240的内周接合到传感器基座220的上表面并将压盖260接合到绕着单元基座210凹入部分211的上表面壁214。所以，通过使用接合膜240将传感器基座220和单元基座210彼此固定并密封。
接着，通过将配合安装孔253配合安装到单元基座210的支撑销而将端子板250布置在单元基座210上，并且压盖260被布置在其上。在任一步骤中，将密封环270配合安装到单元基座210的下表面上的突出部分217。结果，装配好传感器单元200。
传感器单元200具有上述结构并与弹簧300一起被接纳在盒壳体101的传感器接纳凹入110中。在此状态下，如图17所示，弹簧300将压盖260向下压，由此压紧设置在传感器单元200的下表面上的密封环270并使密封环270与传感器接纳凹入110中的传感器接纳壁120紧密接触。所以，确保了传感器单元200和盒壳体101之间的密封特性。
在通过进行这样的装配而确保密封特性的情况下，盒壳体101中的上游传感器缓冲器室122通过传感器接纳壁120的连通开口(上游连通通道)132而与传感器单元200中的入口侧流动通路(上游连通通道)212和222连通，并且盒壳体101中的下游传感器缓冲器123通过传感器接纳壁120的连通开口(下游连通通道)133而与传感器单元200中的出口侧流动通路(下游连通通道)213和223连通。入口侧流动通路212和222、传感器腔232、以及出口侧流动通路213和223串联布置在盒壳体101中的输送通道中，以使其按此顺序从上游侧开始布置。
在此，与传感器腔232连通的上游流动通路由具有垂直于墨水流动的大流动通路截面的上游缓冲器室122、传感器接纳壁120的具有垂直于墨水流动的小流动通路截面的连通开口132、以及传感器单元200中的入口侧流动通路212和222形成。与传感器腔232连通的下游流动通路由具有垂直于墨水流动的大流动通路截面的下游缓冲器室123、传感器接纳壁120的具有垂直于墨水流动的小流动通路截面的连通开口133、以及传感器单元200中的出口侧流动通路213和223形成。
因此，从上游缓冲器室122到下游缓冲器室123的墨水流动通路形成为竖直U形通路，其中传感器腔232位于该U形的顶端处。所以，流出输送通道的上游侧的墨水从流入开口124流入上游缓冲器室122，通过上游连通通道(连通开口132以及入口侧流动通路212和222)进入传感器腔232，从传感器腔232穿过下游连通通道(出口侧流动通路223和213)和下游缓冲器123，并随后从流出开口125排出到输送通道的下游侧。
在与传感器腔232连通的流动通路之中，流动通路截面小于缓冲器室122和123的连通通道(连通开口132和133以及流动通路212、222、213和223)是窄流动通路。
如图14所示，占据传感器接纳凹入110的侧表面开口的密封封盖400具有这样的结构，即基板500所插入的凹入部分402分别设置在板形主体401的外表面上，用于将端子板250的弯片254分别露出的开口403、以及用于定位基板500的销406和407设置在凹入部分402的底壁上，锁定到传感器接纳凹入110中的预定位置的锁定爪405从主体401的内表面伸出。在传感器单元200和弹簧300接纳在传感器接纳凹入110中的状态下，密封封盖400被配合安装到盒壳体101。在此状态下，通过将基板500配合安装到密封封盖400的凹入部分402，基板500的触点501被电连接到端子板250。定位销406和407所插入的切口506或孔507设置在基板500中。
接着将描述通过使用传感器单元200来检测墨水的原理。
当墨盒100中的墨水被消耗时，所存储的墨水从送墨部分103通过传感器单元200的传感器腔232被输送到喷墨打印机的打印头12。
此时，当墨盒100中残留足够墨水时，传感器腔232充满墨水。另一方面，当墨盒100中残留的墨水量减少时，传感器腔232未充满墨水。
因此，传感器单元200检测由于状态变化导致的声阻差。所以，可以检测出残留了足够墨水，还是消耗了一部分墨水并且残留的墨水量减少了。
具体地，当对压电元件234施加电压时，利用压电元件234的变形使振动板233变形，并随后如图20和23所示，振动波K通过传感器腔232发射到缓冲器室122和123。从振动板233发出的振动波K从缓冲器室122和123的端部(本实施例中的开口端)反射并返回，并且被反射的波使得振动板233振动。重复此操作直到往复运动的波被衰减。
当在使压电元件234强迫变形之后停止施加电压，则挠性振动在振动板233中持续一段时间。残余振动是振动板233和传感器腔232中的介质的自由振动。因此，通过允许施加到压电元件234的电压具有脉冲波形或者矩形波形，可以容易地获得施加电压之后振动板233和介质之间的共振状态。
残余振动是振动板233的振动，并且伴随着压电元件234的变形。因此，压电元件234通过残余振动产生反电动势。此反电动势通过端子板250从外部检测。
这样，因为使用检测到的反电动势可以指明共振频率，所以基于共振频率可以检测墨盒100中的墨水的存在。
当使用这样的原理检测残留墨水量时，传播到振动板233的更大强度的振动有利于检测由残留墨水量的变化导致的声阻差。因此，在通过允许振动波(其通过激励压电元件234而从振动板233产生)从缓冲器室122和123反射而获得的反射波不被反射波抵消的情况下，可以提高检测的灵敏度。
因此，在本实施例中，当从传感器腔232到缓冲器室122和123的空间被用作振动波的传播空间时，定义为缓冲器室122和123的容量变化的容易程度的柔量值被设定为传感器腔232的柔量值的10倍。在此情况下，传感器腔232的柔量值主要由振动板233的弹性给出，而缓冲器室122和123的柔量值主要由密封下开口的密封膜105的弹性给出。
此外，在本实施例中，缓冲器室122和123的尺寸被设定为这样，即尽可能避免从传感器芯片230发射的振动波和从缓冲器室122和123返回的反射波之间抵消。例如，在本实施例中，因为缓冲器室122和123面对振动板233的壁表面是开口端(其中形成具有柔性的密封膜105)，所以在开口端的振动条件之中设定难以吸收振动的尺寸条件。
这样的条件将参考图20和21进行描述。
图20是图示非常影响声学特性的部件尺寸的解释性视图，而图21示出图示在开口端的情况下的发射波(当前波)和反射波之间关系的视图。
如图20所示，当振动波K从振动板233通过传感器腔232和连通通道(上下游流动通路212、222、213和223以及连通开口132和133)发射到缓冲器室122和123时，此波传播其空间中的介质并且反射波从缓冲器室122和123的开口端(其中形成具有柔性的密封膜105)返回。此波在振动板233和开口端之间往复运动的同时允许振动板233振动。所以，通过找到难以吸收波的条件并设定波传播空间的尺寸，振动板233可以显著振动，由此提高压电元件234的反电动势电压。
作为影响从振动板233到缓冲器室122和123的开口端的振动传播空间中的振动的尺寸，主要考虑图20中的H1、H2、H3和H4。H1表示与从缓冲器室122和123的开口端到振动板233的整个区域相对应的尺寸。H2表示与从缓冲器室122和123的开口端到由金属制成的传感器基座220的底表面的区域相对应的尺寸。H3表示与从缓冲器室122和123的开口端到由树脂制成的单元基座210的底表面的区域相对应的尺寸。H4表示缓冲器室122和123的高度。
因为缓冲器室122和123具有比其他空间大得多的空间，所以可以认为缓冲器室122和123是最影响振动吸收的区域。因此，当从传感器芯片230发射的振动波的波长是λ时，作为在从振动板233到缓冲器室122和123的开口端的振动传播空间之中沿最影响振动吸收的区域的振动传播方向的尺寸H，将缓冲器室122和123的高度H4＝H设定成满足以下表达式(1)或(2)。
(1)(n×λ/2-λ/8)≤H≤(n×λ/2+λ/8)其中n＝1，2，3，...
(2)0＜H≤λ/8就是说，考虑波长λ，缓冲器室122和123的尺寸被设成最优高度。
描述波长的具体示例。
假定墨水的动力粘度为υ＝1500m/s并且振动周期为f＝30kHz，波长λ如下得到λ＝1500m/s×1/30000s＝50mm因此，通过基于波长数据设定缓冲器室122和123的高度，可以利用最优条件进行检测。
参考图21描述在开口端的振动条件下当前波KA和反射波KB之间的关系。在图21中，A表示发射端(对应于振动板233)，而B1表示开口端(对应于缓冲器室122和123的开口端)。在图21中，(a)示出发射端A和开口端B1之间的距离为H＝λ/2的情况，(b)示出发射端A和开口端B1之间的距离为H＝λ/4的情况，(c)示出发射端A和开口端B1之间的距离为H＝λ/8的情况，而(d)示出发射端A和开口端B1之间的距离为H＝λ/16的情况。
(a)当H＝λ/2时，当前波KA和反射波KB同相并由此彼此重叠。所以，在发射端A处幅值最大。
(b)当H＝λ/4时，当前波KA和反射波KB反相并由此彼此抵消。所以，在发射端A处幅值最小。
(c)当H＝λ/8时，在发射端A处幅值很大。
(d)当H＝λ/16时，在发射端A处幅值很大。
结果，考虑哪种情况令人满意或者哪种情况不令人满意，可以看到情况(b)不令人满意。情况(a)是最令人满意的，但是可以预计到，如果尺寸包括在相对于最令人满意情况的±λ/8范围内，则获得令人满意的结果。就是说，基于这样的考虑，得到表达式(1)或(2)。
接着，考虑封闭端的情况。在封闭端的情况下，可以如图22所示地考虑当前波和反射波之间的关系。与图21类似，(a)示出发射端A和开口端B1之间的距离为H＝λ/2的情况，(b)示出发射端A和开口端B1之间的距离为H＝λ/4的情况，(c)示出发射端A和开口端B1之间的距离为H＝λ/8的情况，而(d)示出发射端A和开口端B1之间的距离为H＝λ/16的情况。
(a)当H＝λ/2时，当前波KA和反射波KB反相并由此彼此抵消。所以，在发射端A处幅值最小。
(b)当H＝λ/4时，当前波KA和反射波KB同相并由此彼此重叠。所以，在发射端A处幅值最大。
(c)当H＝λ/8时，在发射端A处幅值很小。
(d)当H＝λ/16时，在发射端A处幅值很小。
结果，考虑哪种情况令人满意或者哪种情况不令人满意，可以看到情况(a)最令人满意，而其他情况都不令人满意。基于这样的考虑，可以得到以下表达式。
(n×λ/2-λ/4-λ/8)≤H≤(n×λ/2-λ/4+λ/8)其中n＝1，2，3，...
因此，在封闭端的情况下，可以根据条件确定缓冲器室122和123的高度。
当使用这样的原理检测残留墨水量并且加入气泡的墨水流入上游缓冲器室122时，加入气泡的墨水可以进入传感器腔232。当气泡进入传感器腔232时，不可以利用压电元件234检测到稳定的声学波形，由此难以检测到墨水的用尽。
因此在本实施例中，上游缓冲器室122的流动通路部分被设定成这样的一个小的部分，使得在液体从流入开口124流向传感器腔232时可以通过液体的表面张力形成半球形的弯月面。
具体而言，如图23所示，从缓冲器室122和123的底部到顶部的高度H5被设成2mm或更小。至少与上游缓冲器室122连通的流入开口在离传感器单元200最远的位置处以及在从传感器腔232观察偏离视角的隐藏位置处与上游缓冲器室122的底部连通。在此情况下，流入开口124的直径或相对表面之间的距离H6被设成0.6至0.7mm，以使得在墨水流动时可以形成弯月面M。此外，截面形状并不特别受限，而只要该截面的尺寸使得可以在宽度方向或深度方向上形成弯月面就足够了。
密封膜105布置成通过单元基座210和传感器基座220的入口侧流动通路(上游连通通道)212和222以及出口侧流动通路(下游连通通道)213和223而直接面对传感器腔232，即面对传感器芯片230。就是说，在本实施例中，密封膜105布置成面对传感器芯片230。
密封膜105用封盖102(未示出)覆盖。就是说，用封盖102将密封膜105从外部保护起来，由此预先防止由于干扰导致的密封膜损坏。
根据上述实施例，因为缓冲器室122和123布置在用于送出墨水的输送通道的端部附近，传感器单元200布置成面对缓冲器室122和123，传感器单元200的传感器芯片230向缓冲器室122和123发射振动波K，并且传感器单元基于从缓冲器室122和123返回到传感器腔232的反射波来检测缓冲器室122和123或传感器腔232内墨水的存在，所以可以在几乎不受墨水波动或墨水中气泡影响的条件下检测残留墨水量。
具体而言，因为缓冲器室122和123的尺寸被设定成这样，以避免从传感器芯片230发射的振动波与从缓冲器室122和123反射的反射波之间的抵消，所以可以在难以吸收反射波的条件下通过振动板233接收到反射波。结果，可以提高压电元件234的反电动势电压，由此进行高灵敏度的检测。
具体而言，因为缓冲器室122和123的柔量值被设定成传感器腔232柔量值的至少10倍，所以难以吸收从传感器芯片230产生的振动。结果，可以提高压电元件234的反电动势电压，由此进行高灵敏度的检测。
因为从输送通道的上游侧流过流入开口123的墨水，从上游缓冲器室122通过上游连通通道(传感器接纳壁120的连通开口132以及单元基座210和传感器基座220的入口侧流动通路212和222)供应到传感器腔232，并从传感器腔232通过下游连通通道(单元基座210和传感器基座220的出口侧流动通路213和223以及传感器接纳壁120的连通开口133)、下游缓冲器室123和流出开口125排出到输送通道的下游侧，所以传感器腔232可以用作墨水流过的流动通路的一部分。因此，可以尽可能防止由于墨水或气泡留滞在传感器腔232中而导致的错误检测。
特别地，因为上游缓冲器室122的流动通路截面被设定为这样的小截面(具体而言，上游缓冲器室122的高度被设定为2mm或更小)，以使得在墨水从流入开口124流到传感器腔232时可以通过墨水的表面张力形成半球形弯月面M(空气和墨水之间的弯曲边界)，所以可以防止气泡在墨水之前被输送到传感器腔232的现象。就是说，因为难以产生墨水和空气在传感器芯片230之前混和的状态，所以由传感器芯片230检测到的波形是稳定的，并且由此容易检测到液体的用尽。此外，因为流入开口124的直径或用于将液体引入上游缓冲器室122的相对表面之间的距离被设定到0.6至0.7mm的范围，所以可以更可靠地防止气泡侵入到传感器芯片230。
因为传感器芯片230布置在由金属制成的传感器基座220上，传感器基座220布置在由树脂制成的单元基座210上，单元基座210布置在传感器接纳壁120上，并且传感器腔232与缓冲器室122和123彼此通过分别形成于传感器基座220、单元基座210和传感器接纳壁120中的连通通道(上下游流动通路212、222、213和223以及连通开口132和133)连通，所以可以不受墨水波动或墨水中气泡的影响而精确地检测残留墨水量。此外，因为由金属制成的传感器基座220置于由树脂制成的单元基座210和传感器芯片230之间，所以可以提高声学特性。另外，因为连通通道(上下游流动通路212、222、213和223以及连通开口132和133)是窄流动通路，所以仅仅通过将缓冲器室122和123的尺寸设定为声学特性中的最优条件，就可以在小吸收的条件下由振动板233接收反射波。所以，可以保持高灵敏度。
图24、25和26示出了本发明的第五实施例。在此，如图24、25和26所示，第四和第五实施例之间的不同在于，旁路传感器腔232的上游侧和下游侧的旁路通道141至144布置在从上游缓冲器室122到下游缓冲器室123的流动通路中。这些旁路通道141至144由增大流动通路阻力的开口或切口形成，而非穿过传感器腔232。例如，如图26所示，在旁路通道142的情况下，旁路通道142通过在相邻部分的相对表面之间的间隙中设置切口来形成。一个旁路通道141布置在两个缓冲器室122和123的底部处。
因为墨水从上游缓冲器室122和下游缓冲器室123流过U形通路，所以难以允许空气从上游缓冲器室122流到下游缓冲器室123。此外，因为旁路传感器腔232的上游侧和下游侧的旁路通道141至144布置在从上游缓冲器室122到下游缓冲器室123的流动通路中，所以减小了当墨水从上游缓冲器室122流到下游缓冲器室123时的整个流动通路阻力。另外，因为旁路通道141至144的流动通路阻力大于墨水穿过传感器腔232的情况下的阻力，所以墨水必须穿过传感器腔232并由此可以防止墨水或空气在传感器腔232中残留墨水的状态下仅仅流过旁路通道141至144，从而可靠地检测残留墨水的存在。
在本实施例中，因为一个旁路通道141布置在两个缓冲器室122和123的底部处，所以可以允许墨水在残留墨水量减少的时候，从上游侧通过底部处的旁路通道141流到下游侧而不穿过传感器腔232。所以，可以防止由于气泡残留在缓冲器室122中或在传感器腔232中流动而导致的不稳定检测。就是说，因为旁路通道141位于缓冲器室122和123的底部处，所以残留在缓冲器室122中或穿过传感器腔232的气泡量可以减少并且不稳定的检测区域可以减少，由此提高检测精度。此外，因为在下游缓冲器室123变空之后，残留在上游缓冲器室122中的墨水通过底部处的旁路通道141排出到下游侧，所以传感器腔232的空状态被稳定，由此实现稳定的检测。
图27和28示出了本发明的第六实施例。图27是第六实施例的立体图，主要示出了在图23的箭头Y的方向上看到的对应于图23中的截面X-X的部分。图28示出了第六实施例中对应于图23的截面X-X的部分。
在第六实施例中，导向壁122W设置成从上游缓冲器室122中的流入开口124向着传感器接纳壁120的连通开口(上游连通通道)132延伸。导向壁122W用来防止缓冲器室122的角部处的残留墨水(残留液体)Ip从其流出。
具体而言，在本实施例中，一对肋状导向壁122W设置成覆盖或遮蔽缓冲器室122中墨水可能残留的角部。通过这种布置，角部处残留的墨水Ip被捕集，并被防止在检测到墨水用尽之后不必要地从其向着连通开口132流出。这样，可以在检测到墨水用尽之后防止残留墨水流入传感器腔232(参见图23)。就是说，可以消除关于墨水存在的错误检测。
类似地，下游缓冲器室123设有导向壁123W，该导向壁123W从传感器接纳壁120的连通开口(下游连通通道)133延伸到流出开口125，并在结构上对应于上游缓冲器室122的导向壁122W。因为导向壁123W类似于上游缓冲器室122地布置在下游缓冲器室123中，所以可以使上游缓冲器室122和下游缓冲器室123的振动特性均匀，由此抑制特性的变化。
图29示出了第六实施例的一种变型。如图29所示，导向壁122W、123W之后的部分可以被填满，以消除缓冲器室122、123中墨水可能残留的角部。通过此变型，因为可以完全消除这些角部处残留的墨水，所以可以完全消除在检测到墨水用尽之后残留墨水错误地流入传感器腔232时对墨水存在的错误检测。
工业应用性本发明可应用于要求精确检测液体的液体传感器和具有该液体传感器的液体容器。
权利要求
1.一种容器，包括容器主体，其具有用于将存储在其中的液体输送出去的输送通道；布置在所述输送通道的端部附近的缓冲器室；和布置成面对所述缓冲器室的传感器单元，其中所述传感器单元具有传感器芯片，并且其中所述传感器芯片包括与所述缓冲器室连通的传感器腔；振动板，其封闭所述传感器腔的同与所述缓冲器室连通一侧相对的开口侧；和压电元件，其布置在所述振动板的与面对所述传感器腔的表面相对的表面上，通过所述振动板向所述传感器腔和所述缓冲器室发射振动波，接收从所述缓冲器室返回的反射波，并将所述反射波转换成电信号。
2.根据权利要求1所述的容器，其中定义为所述缓冲器室容量变化的容易程度的所述缓冲器室的柔量值被设定为所述传感器腔的柔量值的至少十倍。
3.根据权利要求2所述的容器，其中所述缓冲器室的与所述振动板相对的壁表面被开口，所述开口用具有柔性的密封膜封闭，所述缓冲器室的柔量值由所述密封膜的弹性给出，并且所述传感器腔的柔量值由所述振动板的弹性给出。
4.根据权利要求3所述的容器，其中所述缓冲器室包括两个缓冲器室，即其间具有分隔壁的彼此相邻的上游缓冲器室和下游缓冲器室，其中所述上游缓冲器室的上游部分与所述输送通道的上游侧连通，并且所述上游缓冲器室的下游部分通过上游连通通道与所述传感器腔连通，其中所述下游缓冲器室的上游部分通过下游连通通道与所述传感器腔连通，并且所述下游缓冲器室的下游部分与所述输送通道的下游侧连通，并且其中液体从所述输送通道的所述上游侧流入所述上游缓冲器室，通过所述上游连通通道进入所述传感器腔，从所述传感器腔穿过所述下游连通通道和所述下游缓冲器室，并随后排出到所述输送通道的所述下游侧。
5.根据权利要求1所述的容器，其中所述缓冲器室的尺寸被设定为这样的尺寸，以避免从所述传感器芯片发射的所述振动波与从所述缓冲器室返回的所述反射波的抵消。
6.根据权利要求5所述的容器，其中所述缓冲器室的面对所述振动板的壁表面是开口端，并且其中当从所述传感器芯片发射的所述振动波的波长为λ时，在从所述振动板到所述缓冲器室的所述开口端的振动传播空间之中最影响振动吸收的区域在振动传播方向上的尺寸H被设定为满足以下表达式(1)和(2)中任一个(1)(n×λ/2-λ/8)≤H≤(n×λ/2+λ/8)其中n＝1，2，3，…(2)0＜H≤λ/8。
7.根据权利要求1所述的容器，其中所述缓冲器室的面对所述振动板的壁表面是封闭端，并且其中当从所述传感器芯片发射的所述振动波的波长为λ时，在从所述振动板到所述缓冲器室的所述封闭端的振动传播空间之中最影响振动吸收的区域在振动传播方向上的尺寸H被设定为满足以下表达式(n×λ/2-λ/4-λ/8)≤H≤(n×λ/2-λ/4+λ/8)其中n＝1，2，3，…。
8.根据权利要求6或7所述的容器，其中所述缓冲器室包括其间具有分隔壁的彼此相邻的上游缓冲器室和下游缓冲器室，其中所述上游缓冲器室的上游部分与所述输送通道的上游侧连通，并且所述上游缓冲器室的下游部分通过上游连通通道与所述传感器腔连通，其中所述下游缓冲器室的上游部分通过下游连通通道与所述传感器腔连通，并且所述下游缓冲器室的下游部分与所述输送通道的下游侧连通，并且其中从所述输送通道的所述上游侧流动的液体从所述上游缓冲器室通过所述上游连通通道被供应到所述传感器腔，并从所述传感器腔通过所述下游连通通道和所述下游缓冲器室被排出到所述输送通道的所述下游侧。
9.根据权利要求8所述的容器，其中所述传感器单元液密配合安装到的传感器接纳壁布置在所述传感器单元与所述上游缓冲器室和下游缓冲器室之间，其中所述传感器单元具有金属的传感器基座和树脂的单元基座，所述传感器芯片安装并固定在所述传感器基座上，所述传感器基座安装并固定在所述单元基座上，并且当所述传感器单元安装在所述传感器接纳壁上时所述单元基座与所述传感器接纳壁液密接触，其中所述上游连通通道和下游连通通道形成在所述传感器基座、所述单元基座和所述传感器接纳壁中，其中所述上游连通通道和下游连通通道是具有比所述上游缓冲器室和下游缓冲器室更小的流动通路截面的窄流动通路，并且其中除作为窄流动通路的所述上游连通通道和下游连通通道之外的所述上游缓冲器室和下游缓冲器室是最影响振动吸收的区域。
10.根据权利要求1所述的容器，其中所述缓冲器室包括其间具有分隔壁的彼此相邻的上游缓冲器室和下游缓冲器室，其中所述上游缓冲器室的上游部分通过流入开口与所述输送通道的上游侧连通，并且所述上游缓冲器室的下游部分通过上游连通通道与所述传感器腔连通，其中所述下游缓冲器室的上游部分通过下游连通通道与所述传感器腔连通，并且所述下游缓冲器室的下游部分通过流出开口与所述输送通道的下游侧连通，其中从所述输送通道的所述上游侧流动的液体通过所述流入开口而流入所述上游缓冲器室，通过所述上游连通通道进入所述传感器腔，从所述传感器腔穿过所述下游连通通道和所述下游缓冲器室，并通过所述流出开口排出到所述输送通道的所述下游侧，其中所述流入开口与所述上游缓冲器室连通，并且其中垂直于所述上游缓冲器室中的墨水流的流动通路截面被设定为这样的小截面，使得当液体从所述流入开口流到所述传感器腔时，至少宽度或高度可以通过所述液体的表面张力来形成半球形弯月面。
11.根据权利要求10所述的容器，其中所述上游缓冲器室和下游缓冲器室串联布置在水平方向上，其中所述传感器腔通过将所述振动板定位在其上而向下与所述缓冲器室连通，其中所述振动板与所述缓冲器室的下表面相对，并且所述传感器腔和所述连通通道位于其间，其中所述流入开口在从所述传感器腔观察偏离视角的隐藏位置处与所述上游缓冲器室的下端连通，并且其中从所述缓冲器室的下表面到上表面的高度被设定为2mm或更小。
12.根据权利要求11所述的容器，其中所述流入开口的直径或相对表面之间的距离被设定在0.6至0.7mm的范围中。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的容器，其中所述传感器单元液密配合安装到的传感器接纳壁布置在所述传感器单元与所述上游缓冲器室和下游缓冲器室之间，其中所述传感器单元具有金属的传感器基座和树脂的单元基座，所述传感器芯片安装并固定在所述传感器基座上，所述传感器基座安装并固定在所述单元基座上，并且当所述传感器单元除了所述传感器芯片之外也安装在所述传感器接纳壁上时所述单元基座与所述传感器接纳壁液密接触，其中所述上游连通通道和下游连通通道形成在所述传感器基座、所述单元基座和所述传感器接纳壁中，并且其中所述上游连通通道和下游连通通道是具有比所述上游缓冲器室和下游缓冲器室更小的流动通路截面的窄流动通路。
14.根据权利要求10至12中任一项所述的容器，还包括导向壁，其在所述流入开口与所述上游缓冲器室到所述上游连通通道的出口之间延伸，用于防止液体残留在所述上游缓冲器室的角部处，或用于防止残留在所述角部处的液体从其流出。
15.根据权利要求14所述的容器，还包括导向壁，其在所述下游缓冲器室从所述下游连通通道的入口与所述流出开口之间延伸，并且其在结构上对应于所述上游缓冲器室的所述导向壁。
16.根据权利要求1所述的容器，其中所述缓冲器室包括上游缓冲器室和下游缓冲器室，所述上游缓冲器室和下游缓冲器室串联布置在所述输送通道的端部附近并且在其间具有分隔壁的情况下彼此相邻，其中所述传感器腔与上游缓冲器室和下游缓冲器室两者连通，以形成从所述上游缓冲器室到所述下游缓冲器室的U形通道的一部分，并且其中旁路所述传感器腔的上游侧和下游侧并具有比所述传感器腔更大的流动通路阻力的旁路通道，布置在从所述上游缓冲器室到所述下游缓冲器室的流动通路中。
17.根据权利要求16所述的容器，其中所述上游缓冲器室和下游缓冲器室串联布置在水平方向上，其中所述传感器腔通过将所述振动板定位在其上而向下与两个缓冲器室连通，并且其中所述振动板在所述传感器腔位于其间的情况下与所述缓冲器室的下表面相对，并且至少一个旁路通道形成在两个缓冲器室的下端。
18.一种液体传感器，包括振动腔形成基部，其具有彼此面对的第一表面和第二表面，用于接纳待检测介质的腔形成为向着所述第一表面开口使得所述腔的底表面可以被振动；压电元件，其具有第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极形成在所述振动腔形成基部的所述第二表面一侧，所述压电层层叠在所述第一电极上，所述第二电极层叠在所述压电层上；流动通路形成基部，其层叠在所述振动腔形成基部的所述第一表面一侧，所述流动通路形成基部形成有用于向所述腔供应待检测液体的液体供应通路和用于从所述腔排出待检测液体的液体排出通路；与所述液体供应通路连通的供应侧缓冲器室；和与所述液体排出通路连通的排出侧缓冲器室。
19.根据权利要求18所述的液体传感器，其中所述供应侧缓冲器室和所述排出侧缓冲器室相对于所述腔的中心对称形成。
20.根据权利要求18或者19所述的液体传感器，其中所述供应侧缓冲器室和所述排出侧缓冲器室的体积分别是所述腔的至少十倍。
21.一种液体容器，包括容器主体，其具有用于将储存在内部的液体输送到外部的液体输送开口；和安装在所述容器主体上的液体传感器，其中所述液体传感器包括振动腔形成基部，其具有彼此面对的第一表面和第二表面，用于接纳待检测介质的腔形成为向着所述第一表面开口使得所述腔的底表面可以被振动；压电元件，其具有第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极形成在所述振动腔形成基部的所述第二表面一侧，所述压电层层叠在所述第一电极上，所述第二电极层叠在所述压电层上；和流动通路形成基部，其层叠在所述振动腔形成基部的所述第一表面一侧，所述流动通路形成基部形成有用于向所述腔供应待检测液体的液体供应通路和用于从所述腔排出待检测液体的液体排出通路，所述液体容器还包括与所述液体供应通路连通的供应侧缓冲器室；和与所述液体排出通路连通的排出侧缓冲器室，并且其中所述容器主体内的液体通过所述供应侧缓冲器室和所述液体供应通路供应到所述腔，并从所述腔通过所述液体排出通路和所述排出侧缓冲器室排出。
22.根据权利要求21所述的液体容器，其中所述液体传感器的所述供应侧缓冲器室和所述排出侧缓冲器室相对于所述腔的中心对称形成。
23.根据权利要求21或者22所述的液体容器，其中所述液体传感器的所述供应侧缓冲器室和所述排出侧缓冲器室的体积分别是所述腔的至少十倍。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的液体容器，其中所述供应侧缓冲器室与构成所述容器主体的内部空间主要部分来储存墨水的液体储存室连通，并且所述排出侧缓冲器室与所述容器主体的所述内部空间中的液体输送空间连通，所述液体输送空间与用于将储存在内部的液体输送到外部的液体输送开口连通。
全文摘要
公开了一种具有液体检测功能的容器，其包括盒壳体(101)，其具有用于将其中存储的液体输送出去的输送通道；布置在输送通道端部附近的缓冲器室(122、123)；和布置成面对缓冲器室的传感器单元(200)。设置在传感器单元中的传感器芯片(230)包括与缓冲器室连通的传感器腔(232)；振动板(233)，封闭传感器腔的同与缓冲器室连通一侧相对的开口侧；和压电元件(234)，其布置在振动板的与面对传感器腔的表面相对的表面上，通过振动板向传感器腔和缓冲器室发射振动波，接收通过振动板从缓冲器室返回的反射波，并随后将反射波转换成电信号。缓冲器室(122、123)的柔量值被设成传感器腔柔量值的10倍。
文档编号G01F23/22GK1799845SQ20051013013
公开日2006年7月12日 申请日期2005年12月12日 优先权日2004年12月13日
发明者张俊华, 片仓孝浩, 胜村隆义 申请人:精工爱普生株式会社